一種等離子體催化空氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種等離子體催化空氣凈化裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的第一電極和第二電極，第一電極和第二電極之間設(shè)有絕緣介質(zhì)和催化劑床層，所述第一電極和第二電極之間產(chǎn)生相對運動。本實用新型采用讓第一電極和第二電極之間產(chǎn)生相對運動，帶動等離子體放電區(qū)依次作用于整個催化劑床層，通過等離子體活性物種將催化劑上存儲的有機污染物完全氧化為二氧化碳和水，不僅處理風(fēng)量大、功耗低，而且氣阻小，大大提升了空氣凈化效果。通過電極相對運動帶動等離子體放電區(qū)移動，對整個催化劑進行依次處理，因此功耗顯著下降，解決了整個催化劑床層同時處理面臨的等離子體高功耗問題，并且電極相對運動具有放電更穩(wěn)定、更均勻和更高效的優(yōu)點。
【專利說明】一種等離子體催化空氣凈化裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及低溫等離子體環(huán)境應(yīng)用技術(shù)，尤其涉及一種等離子體催化空氣凈化裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]建筑裝修材料和有機溶劑的使用，會導(dǎo)致?lián)]發(fā)性有機污染物的釋放，嚴(yán)重污染人們的生活環(huán)境，引發(fā)多種疾病和并發(fā)癥。大氣壓低溫等離子體是一種用于室內(nèi)空氣凈化的新技術(shù)，低溫等離子體具有非常高的能量選擇性，電子被優(yōu)先加速到Ι-lOeV，而氣體溫度不高，甚至保持在室溫，電子和氣體分子碰撞，通過激發(fā)、解離過程產(chǎn)生大量活性物種，可在低溫條件下脫除污染物，具有快速高效的優(yōu)點。但是單純等離子體用于污染物的脫除，能耗高，污染物的脫除率低，并且目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性差，因此需要將等離子體與催化劑相結(jié)合。等離子體和催化劑結(jié)合主要采用一段法和兩段法兩種方式，其中一段法是指將催化劑置于放電區(qū)的內(nèi)置式等離子體催化方式；兩段法是指將催化劑置于放電區(qū)后的后置式等離子體催化方式。兩段法中由于催化劑置于放電區(qū)后，所以只能利用等離子體中產(chǎn)生的長壽命物種O3，但是其結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，所以較多被采用。一段法中催化劑置于放電區(qū)，可利用等離子體中產(chǎn)生的O和OH等短壽命的活性物種，可對污染物進行更快速高效的脫除，一段法等離子體與催化劑結(jié)合用于污染物脫除在實驗室已有研究，但是目前尚未見此研究的工業(yè)應(yīng)用。其原因是實驗室研究采用的線筒結(jié)構(gòu)介質(zhì)阻擋放電等離子體催化反應(yīng)器，存在處理風(fēng)量小、氣阻大、難以放大等實用化的障礙。
[0003]如專利號為200510066535，專利名稱為“一種低溫等離子體空氣凈化催化反應(yīng)器及其制備工藝”，該方法利用電暈放電等離子體和催化劑相結(jié)合凈化空氣，但是電暈放電只能在電暈絲附近產(chǎn)生較弱的等離子體，其等離子體中短壽命的活性物種難以被催化劑利用，故此結(jié)構(gòu)效率不高。又如專利號為200610104652.5，專利名稱為“一種吸附法與低溫等離子體相結(jié)合的室內(nèi)空氣凈化方法”，該方法中采用針板電暈結(jié)構(gòu)等離子體反應(yīng)器，其同樣存在等離子體只在電極尖端產(chǎn)生的問題。雖然該專利中提到可采用介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)，但是其所述的介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)，只是在針板電暈結(jié)構(gòu)之間加入絕緣介質(zhì)，該結(jié)構(gòu)同樣不能避免等離子體只在電極尖端產(chǎn)生的問題。另外，以上兩個專利中，等離子體對催化劑的處理，需要同時處理整個催化劑床層，難以解決等離子體高功耗的缺點。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于:提供一種等離子體催化空氣凈化裝置，不僅處理風(fēng)量大，等離子體功耗小，而且氣阻小，大大提升空氣凈化效果。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出了一種等離子體催化空氣凈化裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極之間設(shè)有絕緣介質(zhì)和催化劑床層，所述第一電極和第二電極之間產(chǎn)生相對運動。
[0006]進一步地,所述第一電極采用金屬棒條結(jié)構(gòu)或者金屬環(huán)結(jié)構(gòu)。
[0007]進一步地，所述第一電極的數(shù)量為至少一個。
[0008]進一步地，所述第二電極采用布有5-1000目網(wǎng)孔的金屬平板或網(wǎng)板結(jié)構(gòu)或者圓筒結(jié)構(gòu)。
[0009]進一步地，所述第一電極和第二電極連接單極性或雙極性脈沖高壓或頻率不小于50Hz的交流高壓。
[0010]進一步地，還包括驅(qū)動第一電極和第二電極產(chǎn)生相對運動的驅(qū)動機構(gòu)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動機構(gòu)為驅(qū)動第一電極運動的電機。
[0012]進一步地，所述第一電極是直徑或?qū)挾葹?.1-1Omm的金屬棒條，所述絕緣介質(zhì)為套裝在金屬棒條外壁上的石英管、陶瓷管或聚四氟乙烯管。
[0013]進一步地，所述第一電極是直徑或?qū)挾葹?.1-1Omm的金屬環(huán)，所述絕緣介質(zhì)為套裝在金屬環(huán)外壁上的石英環(huán)、陶瓷環(huán)或聚四氟乙烯環(huán)。
[0014]進一步地，所述催化劑床層為粒徑0.1-1Omm的球形或類球形顆粒床層，或蜂窩和泡沫狀整體結(jié)構(gòu)催化劑床層，床層厚度為0.l-100mm。
[0015]上述技術(shù)方案至少具有如下有益效果:本實用新型采用讓第一電極和第二電極之間產(chǎn)生相對運動，帶動電極之間的等離子體放電區(qū)依次作用于整個催化劑床層，通過等離子體中產(chǎn)生的活性物種將催化劑上存儲的有機污染物完全氧化為二氧化碳和水，不僅處理風(fēng)量大，而且氣阻小，大大提升空氣凈化效果，本實用新型中通過電極相對運動帶動等離子體放電區(qū)運動，對整個催化劑進行依次處理，因此功耗顯著下降，解決了整個催化劑床層同時處理面臨的等離子體高功耗問題，并且電極相對運動具有放電更穩(wěn)定、更均勻和更高效的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型實施例一的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例二的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是本實用新型實施例三的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本實用新型實施例四的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是本實用新型實施例五的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖6是本實用新型實施例六的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖7是本實用新型實施例七的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖8是本實用新型實施例八的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖9是本實用新型實施例九的大氣壓低溫等離子體催化空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0025]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述。
[0026]本實用新型等離子體催化空氣凈化裝置包括用于產(chǎn)生等離子體的第一電極I和第二電極4，第一電極I和第二電極4之間設(shè)有絕緣介質(zhì)2和催化劑床層3，本實用新型采用讓第一電極I和第二電極4之間產(chǎn)生相對運動，帶動等離子體放電區(qū)依次作用于整個催化劑床層3，通過等離子體活性物種將催化劑上存儲的有機污染物完全氧化為二氧化碳和水，不僅處理風(fēng)量大，而且氣阻小，大大提升空氣凈化效果。下面通過不同實施例來進一步說明。
[0027]實施例一
[0028]如圖1所示，本實施例等離子體催化空氣凈化裝置包括第一電極1、絕緣介質(zhì)2、催化劑床層3和第二電極4。其中，第一電極I是直徑為3mm的不銹鋼棒；絕緣介質(zhì)2是內(nèi)徑為3_、厚度為1_的石英管；催化劑床層3是床層厚度為10_的貴金屬催化劑小球顆粒填充床層；第二電極4為80目的金屬網(wǎng)。
[0029]以甲苯濃度150mg/m3的模擬空氣通入該等離子體催化凈化裝置，2kHz的交流高壓加在第一電極I和第二電極4上，則在第一電極I與第二電極4之間的氣體會被擊穿形成介質(zhì)阻擋放電等離子體；通過驅(qū)動機構(gòu)(比如電機)帶動第一電極I沿箭頭方向以0.5cm/s作水平運動，帶動等離子體放電區(qū)依次作用于整個催化劑床層3，通過等離子體活性物種將催化劑上吸附存儲的甲苯完全氧化為二氧化碳和水。
[0030]實施例二
[0031]如圖2所示，與實施例一不同的是，本實施例中的第一電極I置于催化劑床層3下方，第二電極4置于催化劑床層3上方,其余條件與實施例一相同。
[0032]實施例三
[0033]如圖3所示，與實施例一不同的是，本實施例中的第二電極4改為圓筒狀，第一電極I的運動方式繞軸心以2r/min旋轉(zhuǎn)，其余條件與實施例一相同，同樣可以將甲苯完全氧化為二氧化碳和水。
[0034]實施例四
[0035]如圖4所不,與實施例三不同的是,本實施例中的第一電極I置于催化劑床層3外偵牝第二電極4置于催化劑床側(cè)內(nèi)側(cè)，其余條件與實施例三相同。
[0036]實施例五
[0037]如圖5所示，與實施例二不同的是，本實施例中的第一電極I為置于催化劑床層3內(nèi)側(cè)的圓環(huán)狀電極，石英管采用石英環(huán)替換，其他條件與實施例一相同。
[0038]實施例六
[0039]如圖6所不,與實施例五不同的是,本實施例中的第一電極I為置于催化劑床層3外側(cè)的圓環(huán)狀電極，石英管采用石英環(huán)替換，其他條件與實施例一相同。
[0040]實施例七
[0041]如圖7所不,與實施例一不同的是,本實施例中的第一電極I置于催化劑床層3中間，第二電極4置于催化劑床層3上下兩側(cè)，其余條件與實施例一相同。
[0042]實施例八
[0043]如圖8所示，與實施例三不同的是，本實施例中的第一電極I置于催化劑床層3中間，第二電極4置于催化劑床層3內(nèi)外兩側(cè)，其余條件與實施例三相同。
[0044]實施例九
[0045]如圖9所不,與實施例五不同的是,本實施例中的第一電極I置于催化劑床層3中間，第二電極4置于催化劑床層3內(nèi)外兩側(cè)，其余條件與實施例五相同。
[0046]以上所述是本實用新型的【具體實施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體催化空氣凈化裝置，包括用于產(chǎn)生等離子體的第一電極和第二電極，其特征在于，所述第一電極和第二電極之間設(shè)有絕緣介質(zhì)和催化劑床層，所述第一電極和第二電極之間產(chǎn)生相對運動。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第一電極采用金屬棒條結(jié)構(gòu)或者金屬環(huán)結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第一電極的數(shù)量為至少一個。
4.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第二電極采用布有5-1000目網(wǎng)孔的金屬平板或網(wǎng)板結(jié)構(gòu)或者圓筒結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第一電極和第二電極連接單極性或雙極性脈沖高壓或頻率不小于50Hz的交流高壓。
6.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動第一電極和第二電極產(chǎn)生相對運動的驅(qū)動機構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)為驅(qū)動第一電極運動的電機。
8.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第一電極是直徑或?qū)挾葹?.1-1Omm的金屬棒條，所述絕緣介質(zhì)為套裝在金屬棒條外壁上的石英管、陶瓷管或聚四氟乙烯管。
9.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述第一電極是直徑或?qū)挾葹?.1-1Omm的金屬環(huán)，所述絕緣介質(zhì)為套裝在金屬環(huán)外壁上的石英環(huán)、陶瓷環(huán)或聚四氟乙烯環(huán)。
10.如權(quán)利要求1所述的等離子體催化空氣凈化裝置，其特征在于，所述催化劑床層為粒徑0.1-1Omm的球形或類球形顆粒床層，或蜂窩和泡沫狀整體結(jié)構(gòu)催化劑床層，床層厚度為 0.1 ~1 OOmnin
【文檔編號】B01D53/86GK204093303SQ201420507242
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】朱愛民, 劉景林, 李小松, 嚴(yán)義清, 李祥武, 嚴(yán)方升 申請人:深圳市普瑞美泰環(huán)保科技有限公司, 大連理工大學(xué)