一种空气净化系统和净化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空气净化系统和净化方法，涉及空气净化技术领域。所述方法包括：待处理气体经低温等离子体放电

【技术实现步骤摘要】
一种空气净化系统和净化方法


[0001]本专利技术属于空气净化
，尤其涉及一种空气净化系统和净化方法。

技术介绍

[0002]随着社会发展和科学的进步，人们的生活质量不断提高，与此同时，人们对生活、工作的环境要求也不断提高，由于室内或其它封闭环境空间有限，空气流通性差，充斥和滋生着空气中的有害细菌、病毒，而且当前部分城市室外的空气质量不高，室内及其它封闭环境本身没有自然净化能力。室内装潢、空调器的使用以及人们的日常生活不断地向室内排放着有机挥发性气体(VOC)、固体悬浮颗粒物和气溶胶等有害物质，造成室内空气污染进而危害人的身体健康。
[0003]为了应对来自室内及其它封闭环境中尘、VOC、病毒、细菌等多方面的威胁。目前主流的空气净化机理包括以下几种：
[0004](1)过滤网，对于污染物的去除效率和过滤网的材料和厚度有关，滤料主要是玻璃纤维、合成纤维、石棉纤维以及由这些纤维制成的滤纸或滤布和有吸附效果的如活性炭等材料，可有效吸附空气中的粉尘颗粒物，但仅用过滤的方法系统内部对有机挥发性气体和较小的生物成份(如细菌、病毒)的祛除效果较差，且易产生二次污染。
[0005](2)紫外线及光触媒催化，光触媒也叫光催化剂，是一种以纳米级具有光催化功能的半导体材料的总称，也是国际上公认的治理室内环境污染最有效、最安全的材料之一；但紫外辐射对颗粒物的净化无效，消除室内有机污染物等效果有限。
[0006]因此，亟需解决现有净化系统的净化效果差的问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种空气净化系统和净化方法，主要目的是解决空气净化效果差的技术问题。
[0008]一方面，本专利技术提供了一种空气净化方法，所述方法包括以下步骤：
[0009]待处理气体经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体；
[0010]其中，所述低温等离子体
‑
催化净化包括低温等离子体放电净化和金属催化净化；
[0011]所述金属催化净化中的金属材料在低温等离子体放电作用下实现常温条件下对空气进行催化净化。
[0012]金属催化技术是利用贵金属催化氧化技术仅仅实现了对甲醛和一氧化碳的室温催化氧化，而针对室内其他主要VOC，如乙醛、环己酮及苯系物等的催化氧化在室温下还难以实现，在众多应用于醛酮类和苯系物催化氧化的贵金属、过渡金属氧化物催化剂中，完全分解上述污染物的最低反应温度分别要在200℃和150℃以上。金属催化氧化技术常规催化条件需要高温高压，现有技术还无法实现常温条件下金属催化剂可有效催化分解空气中有害气体。
[0013]本专利技术人经过多年研发经验发现，低温等离子体具有明显的非平衡特性，这意味
着等离子体中的整体气体动力学温度可低至室温，而电子具有很高的能量，可以很容易地打破大部分化学键；当将低温等离子体技术和金属催化氧化技术相结合，金属催化氧化材料在低温等离子体的电场中时，受等离子体作用，无需高温高压即可实现催化分解气体的目的，可以克服传统热催化所需要的高温和/或高压的缺点，可以使热力学不利的贵金属催化化学反应可在室温环境条件下进行，贵金属的催化也可以进一步提高等离子体作用效果，两者相互协同，净化高效。
[0014]本专利技术的低温等离子体催化净化，通过高压放电获得低温等离子体即产生大量的高能电子，高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞将能量转化为基态分子(原子)的内能发生激发、离解、电离等一系列反应使气体处于活化状态。当电子能量较低时产生的活性自由基活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。当电子的能量大于恶臭气体分子的化学键键能时分子发生断裂而分解同时高能电子激发产生O
·
，HO
·
，N
·
等自由基。由于O
·
和HO
·
具有很强的氧化性最终可将恶臭气体转换为SO2,NO
x
,CO2和H2O。
[0015]等离子体分解恶臭气体(以H2S为例)可通过以下两种途径进行：
[0016]途径1：高能级电子(大于10eV)直接作用于恶臭气体分子：
[0017]e
‑
+H2S
→
H2+S
[0018]途径2：高能级电子(小于6eV)间接作用于恶臭气体分子：
[0019]e
‑
+O2(H2、H2O、N2)
→
O
2+
(O2‑
、O
+
、O
‑
、OH
+
、OH
‑
、N
2+
、N
+
等)
[0020]H2S+O
2+
(O2‑
、O
+
、O
‑
、OH
+
、OH
‑
、N
2+
、N
+
)
→
SO2(SO3)+H2O
[0021]当低温等离子体的电离度、恶臭气体的浓度均不高时途径2成为主要反应；当挥发性有机气体浓度较高时途径1作用较为明显。
[0022]有害气体在具有上述净化途径的低温等离子体净化和贵金属催化氧化分解净化作用后，使受污染的空气可进一步高精度净化。
[0023]可选地，所述金属催化材料选自铂、钯、钌中的至少一种。
[0024]可选地，所述空气净化方法包括以下任意一种；
[0025]方法I：所述待处理气体先经过物理吸附粗滤后得到过滤气体，所述过滤气体再经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体。
[0026]本专利技术方法I中，物理吸附粗滤作为待净化空气(称为恶臭空气)的前置过滤，可以滤除粉尘固体颗粒，同时保护风机。
[0027]本专利技术方法I的净化流程：待净化空气
→
物理吸附粗滤
→
低温等离子体
‑
催化
→
处理净化后气体。
[0028]方法II，所述待处理气体先经过紫外光触媒净化后得到一次净化气体，所述一次净化气体再经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体。
[0029]本专利技术方法II中，紫外光具有较高的光子能量，能够穿透微生物的细胞膜和细胞核，可以破坏DNA的分子键，使其失去复制能力或失去活性，最终导致微生物的死亡，杀灭细菌病毒；同时，纳米半导体材料二氧化钛在紫外光激发下发生光电效应，产生光生空穴及游离电子，具体如图1所示，图1中反应过程如下：
[0030]h
+
+H2O
→
HO
·
+H
+
[0031]e
‑
+O2→
O2·
‑
[0032]上述光生空穴具有氧化性，可以作用于空气中的水生成强氧化性物质羟基自由基
(HO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气净化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：待处理气体经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体；其中，所述低温等离子体
‑
催化净化包括低温等离子体放电净化和金属催化净化；所述金属催化净化中的金属材料在低温等离子体放电作用下实现常温条件下对空气进行催化净化。2.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述金属催化材料选自铂、钯、钌中的至少一种。3.根据权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述空气净化方法包括以下任意一种；方法I：所述待处理气体先经过物理吸附粗滤后得到过滤气体，所述过滤气体再经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体；或，方法II，所述待处理气体先经过紫外光触媒净化后得到一次净化气体，所述一次净化气体再经过低温等离子体放电
‑
催化净化后，得到净化气体；或，方法III，所述待处理气体先经过物理吸附粗滤后得到过滤气体，所述过滤气体先经过紫外光触媒净化后，得到一次净化气体，所述一次净化气体再经过所述低温等离子体
‑
催化净化后，得到净化气体；或，方法IV，所述待处理气体先经过物理吸附粗滤后得到过滤气体，所述过滤气体先经过所述低温等离子体
‑
催化净化后，得到一次净化气体，所述一次净化气体再经过紫外光触媒净化后，得到净化气体；优选地，所述方法II、方法III或方法IV中的所述紫外光触媒净化的光触媒选用纳米级二氧化钛；或，所述方法I、方法III或方法IV中的所述物理吸附的过滤材料选用包络分子筛与活性炭的混合材料；优选地，所述待处理气体中包括有机挥发性气体、无机挥发性气体、粉尘、病毒、细菌中的至少一种；优选地，所述有机挥发性气体包括醛类化合物、酮类化合物、醇类化合物、苯类化合物、酚类化合物、有机酸、氯化物中的至少一种；所述无机挥发性气体包括硫化氢和/或氨。4.一种空气净化系统，其特征在于，所述净化系统包括：外筒体、供电单元、净化装置、动力单元；所述供电单元、所述净化装置、所述动力单元设于所述外筒体的内部；所述外筒体上设置进气孔和出气孔；所述动力单元设于所述净化装置的上方，所述动力单元用于为气体提供流通动力；其中，所述净化装置包括低温等离子体
‑
金属催化净化单元；所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元的入口端为净化装置的进气口；所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元的出口端为净化装置的排气口；所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元用于对待净化气体进行等离子体净化和金属催化氧化净化；所述供电单元分别与所述动力单元、所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元电连接。5.根据权利要求4所述的空气净化系统，其特征在于，所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元包括低温等离子体放电组件与金属催化组件，且两者相对设置；所述低温等离子体
放电组件与所述金属催化组件之间留设间隙，所述间隙形成等离子体电场区域；其中，所述金属催化组件由金属网格板与非晶态金属组成，所述非晶态金属镀覆在所述金属网格板的表面；所述非晶态金属包括铂、钯、钌中的至少一种；优选地，所述金属网格板包括不锈钢、铝、镁铝合金、锌铝合金中的至少一种；所述镀覆是采用物理或化学方法；优选地，所述低温等离子体放电组件由负离子反应板和设置在所述负离子反应板上的放电针组成，所述放电针的尾端固定导电连接在所述负离子反应板上，所述放电针的针尖端朝向所述金属催化组件，所述针尖与所述金属催化组件之间留设间隙；优选地，所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元的外部设置等离子外筒；多组所述低温等离子体
‑
金属催化净化单元水平设置于所述等离子外筒的内部；优选地，所述净化系统包括吸附过滤单元，所述吸附过滤单元设于所述净化装置的下方。6.根据权利要求4所述的空气净化系统，其特征在于，所述净化装置包括紫外光触媒净化单元；所述紫外光触媒净化单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新庆，何占航，朱艳艳，
申请(专利权)人：原上科技河南有限公司，
类型：发明
国别省市：