一种非热放电和光催化协同净化污染空气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种非热放电和光催化协同净化污染空气的装置。该装置以正高压和／或负高压给放电反应器提供电能，放电电极结构为针阵列对平板或网的结构，同时在放电区适当的位置安设光催化剂，使非热放电和光催化作用结合，协同处理流经放电区的污染空气。在非热放电和强电场作用下高效捕集污染空气中微细悬浮颗粒物；在非热放电和催化的协同作用下高效降低污染空气中的有害化学成分；同时有效杀灭致病细菌，最终实现快速高效净化污染空气的目的。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及非热放电等离子体和化学催化领域，特别涉及电晕放电产生和非热放电同光催化协同作用净化污染空气的装置。
技术介绍
一般来说，如图1所示一个室内空气净化系统包括一个驱动室内空气循环的动力装置风机1，一个净化装置2，若干进出风口和同处理装置连接的通风管道3，以及相应的电控系统。其中室内空气净化系统的核心单元是净化装置2。以下参考附图详细说明目前室内空气净化处理的工作情况。目前空气净化方法主要有过滤、静电收尘、化学催化、臭氧或负离子等。其主要存在的技术问题如图2所示，过滤层4有较大的风阻，影响处理风量，因化学反应和固液颗粒物需要定期更换滤芯；如图3所示，静电场主要对颗粒物收集有效，但对微细颗粒物收集效果不佳；负离子与空气中的悬浮颗粒物结合，极易生成具有极性污染的粒子——“重离子”；臭氧虽具有消毒、灭菌作用，但对人体有害(臭氧卫生标准1h平静最高允许浓度0.1mg/m3)；如图4所示，化学触媒也属于过滤技术，易被油污烟尘污染而失去出臭功能。针对现有技术不足，近年来国际国内正从以下两方面努力发展新一代空气净化技术。第一是开发等离子体空气净化技术，如脉冲电晕放电或介质阻挡放电(如图5和6所示)，而不仅仅通过臭氧或负离子发生来进行空气净化。第二是二氧化钛(TiO2)光催化分解恶臭分子和细菌使其无害化。显然，强烈的自由基反应或光催化促进对有害化学气体去除起到以往技术难以达到的效果。这些努力又分为以下三个关键的研究方向。其一是单纯采用等离子体净化空气技术。目前遇到的主要问题是等离子体化学反应难以控制，处理中和处理后可能产生有害物质，对反应机理需要深入研究；运行中伴随臭氧合成，如减弱放电强度净化效果随之下降；同时因放电电极受烟尘污染不能维持长期正常放电；另外等离子体发生装置复杂昂贵，影响该技术的产品化和推广应用。其二是采用光催化技术。TiO2只吸收小于400nm的光能，这部分光仅占地面接收太阳光的5％。为加快污染物的净化，国际上正活跃着结合紫外光源辐照的光催化技术，已召开了多届光催化水处理和空气净化国际学术会议。大量文献提供的结果显示，光催化处理需要的时间至少以小时计算，甚至需要更长的处理时间。此方法仍处于研究开发阶段，重要集中研究在催化剂微观特性和固化技术的改进以及净化效果提高上。如图7所示，第三个方向是将等离子体技术和催化技术相结合净化室内空气。这种新技术已用于韩国LG等离子体空调器中。但据了解，目前利用该技术形成的产品还未达到快速高效净化室内空气的目的，同时产品的价位非常高，不利于广泛应用。同时，这一研究方向还未普遍被重视，技术本身可以有许多发展分支，均未得到系统的研究。上述分析了各种室内空气净化装置的技术情况，除LG等离子体空调器利用了先进的新技术并具有较好的净化功能外，其它各种应用均存在较多的弊端。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种采用新的放电方式的空气净化装置。该空气净化装置使非热微放电的发生具有简单、高效、稳定和可靠的特点；并同光催化结合实现等离子体引发的自由基反应和光催化作用引发的化学反应同时一体作用于污染空气，达到快速高效净化空气。在本技术设计的净化装置中，以针阵列对金属平板或网的电极结构作为放电反应器主体，用高压正直流和/或负直流给放电反应器供电，产生强烈的非热放电，同时在反应器内安设光催化剂或化学催化剂，共同作用处理流经反应器放电区的污染气体。催化剂安设于直接受非热放电产生的快速电子轰击和放电产生的紫外光辐射之处。在这一放电装置中，针阵列放电电极代替一般的线电极或多针电极，不同于一般静电除尘电场电极结构和脉冲高压供电或其他各种波形的高压供电。根据实际需要，本技术净化装置可以选择采用一级或多级正负非热放电。在实际应用中，可以为本净化装置配备风机，以加强空气流动，提高净化效果。在前述净化装置中，针阵列对金属平板或网的放电电极结构为强烈稳定的非热放电产生提供条件，同时有利于更多的高压电能注入放电反应器，易于扩大放电装置并增加其净化处理容量。正直流和/负直流高压供电，降低整机制作成本，提高电能转化成放电能量的转化率。由于直流高压供能使放电区电场较为稳定，同时强烈的非热放电使微细颗粒物超饱和荷电，两者共同作用达到高效捕集微细颗粒物。这样同时起到保护后级安设的光催化剂免受污染，提高其使用效应和寿命。根据实际工况应用一级或多级正负非热放电，达到各种工况下复杂污染体系的高效净化。另外通过非热放电和光催化的有机结合增强协同净化作用，提高净化速率和效果。以下结合附图和实施例进一步描述本技术设计的空气净化装置。附图说明图1是室内空气净化系统整体示意图；图2是机械过滤装置示意图；图3是静电过滤装置示意图，其中5表示电晕线，6表示收集板； 图4是化学触媒装置示意图，其中7表示紫外灯管，8表示电源，9表示催化剂层；图5是脉冲电晕放电装置示意图，其中10表示电晕线，11表示筒式极板，12接脉冲高压电源；图6是介质阻挡放电装置示意图，其中13接高频高压电源，14表示高压电极，15表示介质层；图7是脉冲电晕放电和光催化相结合的处理装置示意图，其中16表示极板，17表示电晕线，18表示光催化剂网；图8A是本技术设计的净化装置的第一实施例结构示意图；图8B是本技术设计的净化装置的第二实施例结构示意图；图8C是本技术设计的净化装置的第三实施例结构示意图；图9是应用本技术的两级放电反应器净化室内空气的装置示意图。以下参考附图中所示的本技术的优选实施例对本技术进行详细的说明。具体实施方式附图8A至8C显示出本技术高效净化污染空气处理装置的示意图，其中19为针阵列电极，20为催化剂网，21为催化剂板，22为板电极，23为网电极。图8A示出了本技术设计的净化装置的第一实施例结构。该净化装置包括多(n)级放电反应器，放电反应器的电极结构为针阵列电极19对板电极22。放电区分多个并行通道，每一通道中针阵列电极19的针尖间距为毫米到厘米量级，针阵列电极19到板电极22的距离为厘米量级，通道高度和长度为厘米量级以上。通道数、放电反应器级数、高压电源极性视处理气体的流量、污染程度、以及应用场合而定。采用高压正直流和/或负直流给放电反应器供电，输出电压值为几kV到几十kV；每一级放电反应器用一高压电源供电或者由同一高压电源同时给多个放电反应器供电。催化剂安设于直接受非热放电产生的快速电子轰击和放电产生的紫外光辐射之处。本实施例中，光催化剂附着在各级放电反应器后的催化剂网20上以及第一级放电反应器的出风口处的板电极22或后级反应器之中的板电极22上。这样，通过前级放电反应器高效捕集微细颗粒物避免催化剂被污染而失效。处理气体在放电区的停留时间相对更短，一般在毫秒(ms)量级以避免放电产生的臭氧量过量；稳定的高压电场，强烈的一级或多级正负非热放电，光催化的综合协同作用处理流经的污染气体。图8B示出了本技术设计的净化装置的第二实施例结构，该净化装置与图8A所示净化装置结构基本相同。比较图8B和图8A可以看到，两者的区别在于放电反应器中电极位置布置不同，图8A中板电极22横向安置，而图8B中板电极22纵向安置。图8C示出了本技术设计的净化装置的第三实施例结构，该净化装置包括3级放电反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非热放电和光催化协同净化污染空气的装置，其特征在于：所述装置包括放电反应器、为放电反应器提供电能的电源，以及光催化装置；所述放电反应器的电极结构为针阵列对金属平板或金属网；所述电源为高压正直流和／或负直流，以使放电反应器 产生非热放电；所述光催化装置为在放电反应器内安设的光催化剂，光催化剂安设于直接受非热放电产生的快速电子轰击和放电产生的紫外光辐射之处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱益民，
申请(专利权)人：朱益民，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]