CN104906948B - 一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置及使用方法，包括风机、过滤器、等离子体协同催化剂反应器、检测控制器和等离子体电源，风机通过管道连接在过滤器底端，过滤器的底端设有排液口，等离子体协同催化剂反应器安装在过滤器的顶端，过滤器的顶端还分别设有位于等离子体协同催化剂反应器两侧的进液口和安全阀；等离子体协同催化剂反应器由高压电极、绝缘介质和地电极组成，高压电极设置在平行的地电极之间，检测控制器连接在等离子体电源和等离子体协同催化剂反应器的地电极之间。本发明装置能产生稳定、均匀的等离子体，能有效对空气进行净化，实现等离子体联合催化剂净化空气的目标，具有处理效率高、经济实用等特点。

Description

一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置及使用方法

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体是一种利用低温等离子体联合催化剂对空气进行净化的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置及使用方法。

背景技术

随着世界经济的发展，人类赖以生存的环境却越来越恶化，室内空气污染也在逐步加剧，而且室内环境的自净能力很弱，而人的一生中至少有一半时间在室内度过，因而室内空气的好坏将直接影响着人类的健康。室内的污染物主要是难降解的有机物和一些有害微生物，长时间接触这些有害物质和有害微生物容易使人体生病。创造一个清洁的室内环境成为了一个亟待解决的问题。

人类已经研制了各种类型的空气净化器，用来应对室内环境问题。目前的室内空气净化器主要分为三种类型，除尘式空气净化器、除挥发性有机物化合物和除菌式空气净化器，除尘式空气净化器主要是通过玻璃纤维、合成纤维等等来过滤掉空气中的杂质颗粒，或者采用静电法来实现，但对有害气体不能除去；除菌式空气净化器主要是采用紫外线杀菌法，但对粉尘等污染物无法除去；除挥发性有机物空气净化器主要是利用二氧化碳光催化来完成对有机物的降解，但是对粉尘颗粒仍然无法去除；等离子体放电法处理空气被认为是一种新型的高级氧化技术，它由于兼具了自由基和高能电子氧化、臭氧氧化、紫外线降解、热解等多种作用于一体，因而能快速而有效去除空气中的各种污染物，尤其是普通方法难以降解的污染物，具有处理范围广、处理时间短、处理效率高和处理彻底而无二次污染等优点。介质阻挡放电处理废气常用的放电形式是在电极之间放置介质材料，两电极被介质材料隔开，在高电压作用下，电极间的气体被击穿后形成不均匀的放电通道,电离产生的高能电子在电场作用下加速向阳极运动,与气体分子碰撞的过程中使放电气体进一步电离,形成更强的电子流,直致电子流充满整个放电通道,在放电的过程中产生OH^●、O₃、H^●、H₂O₂、O^●、HO₂ ^●等活性粒子,与待处理的空气作用过程中发生分解和氧化还原反应等，同时放电过程中的热量还能促使有机污染物发生一定的热解反应,污染物中的一些键能大的键如：C-C键和苯环，在多重作用下会发生断裂,朝着H₂O和CO₂等小分子物质方向产生。总之，介质阻挡放电空气处理技术具有重要的工业应用价值和前景。

单纯的等离子体法对于有机物降解也不是十分的理想，尤其是对粉尘颗粒，仍然需要协同其他手段进行空气净化，等离子体协同催化剂法，目前的方法中很多采用等离子体和催化剂相分离，无法很好的发挥催化剂的作用。因此开发出一种新型均匀稳定、脱除效率高和成本低的等离子体放电空气处理装置具有重要意义。

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可控式等离子体协同催化剂空气处理装置及处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、不受电极间距影响、可获得均匀、稳定、高浓度活性粒子的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，包括风机、过滤器、等离子体协同催化剂反应器、检测控制器和等离子体电源，所述风机通过管道连接在过滤器底端，所述过滤器的底端还设有排液口，过滤器内放置有过滤液，所述等离子体协同催化剂反应器安装在过滤器的顶端，所述过滤器的顶端还分别设有位于等离子体协同催化剂反应器两侧的进液口和安全阀；所述等离子体协同催化剂反应器由高压电极、绝缘介质和地电极组成，所述地电极平行相对隔空设置，且地电极上设有多层对应的隔板，绝缘介质设置在地电极的内侧壁上，所述高压电极设置在平行的地电极之间，所述绝缘介质的表面附着有催化剂层；所述检测控制器连接在等离子体电源和等离子体协同催化剂反应器的地电极之间。

作为本发明进一步的方案：所述等离子体协同催化剂反应器的高压电极采用导电的碳纳米管或石墨棒制成。

作为本发明进一步的方案：所述绝缘介质采用介电常数大于空气的绝缘材料，所述地电极采用纯铜材料制成。

作为本发明进一步的方案：所述催化剂层采用二氧化钛作为催化剂，催化剂层附着在绝缘介质的网孔上。

作为本发明进一步的方案：所述等离子体电源采用高压交流电源或双极性高压脉冲电源。

作为本发明再进一步的方案：所述过滤器内的过滤液为纯水或掺入有消毒液的水溶液。

一种如可控式等离子体协同催化剂空气净化装置的处理空气方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过进液口向过滤器中加入过滤液；

B、开启风机，将周围的空气通过风机抽入过滤器中；

C、检测控制器开始工作，检测空气污染程度，并控制等离子体协同催化剂反应器工作；

D、待检测控制器检测到空气质量达到国家标准后，等离子体协同催化剂反应器停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的等离子体工作介质为混合水分的雾化空气，有助于空气中的污染物与等离子体直接接触，并且处理的停留时间时间长，空气中的有机物污染物在放电等离子体作用下得到充分降解；未达到处理要求的空气可通过风机再次进入反应器进一步处理，直到达到处理要求；采用介质阻挡放电等离子体，提高降解效率，而且操作十分方便、简洁，设备也很简单。

2、本发明的整个***装置是在封闭连通的条件下完成的，充分利用了放电过程中产生的自由基、高能电子和紫外光辐射等因素对空气处理的作用。

3、本发明中放电过程产生的介质阻挡放电等离子体很均匀、稳定和弥散，有利于保证处长时间连续处理空气，以及循环再处理，同时由于是有水蒸气进入放电区域，所以放电过程中相对于气体放电能够产生更多的OH^●自由基等活性基团，同时产生的活性基团能够及时的与空气中有机物直接接触，提高了处理效率。

4、本发明的检测控制器可以随时检测空气质量，并控制等离子体的工作状态，在实现空气净化的前提下尽可能节能。

5、本发明的过滤器能够对空气进行预处理，使得空气中的有害物质再次进入反应器的过程中能够更加有效地被降解。

6、本发明的高压电极设置在地电极中心，从而保证等离子体放电过程中的安全。

7、本发明在常温、常压下就可进行，反应条件温和，可控制性强，同时空气的污染物排放浓度能够很好的达到国家排放标准，而且制造和处理成本低廉，适合大规模的投产。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图。

图2为本发明中等离子体协同催化剂反应器的放大图。

图中：1-风机；2-排液口；3-过滤液；4-过滤器；5-安全阀；6-等离子体协同催化剂反应器；7-进液口；8-地电极；9-绝缘介质；10-隔板；11-催化剂层；12-高压电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，包括风机1、过滤器4、等离子体协同催化剂反应器6、检测控制器和等离子体电源，风机1通过管道连接在过滤器4底端，过滤器4的底端还设有排液口2，过滤器4内放置有过滤液3，过滤器4内的过滤液3为纯水，等离子体协同催化剂反应器6安装在过滤器4的顶端，过滤器4的顶端还分别设有位于等离子体协同催化剂反应器6两侧的进液口7和安全阀5；等离子体协同催化剂反应器6由高压电极12、绝缘介质9和地电极8组成，地电极8平行相对隔空设置，且地电极8上设有多层对应的隔板10，绝缘介质9设置在地电极8的内侧壁上，高压电极12设置在平行的地电极8之间，绝缘介质9的表面附着有催化剂层11。

检测控制器连接在等离子体电源和等离子体协同催化剂反应器6的地电极8之间，等离子体电源采用高压交流电源或双极性高压脉冲电源，检测控制器工作，控制高压电极12和地电极8的上、中、下三部分的工作情况。

作为优选，等离子体协同催化剂反应,6的高压电极12采用导电的碳纳米管或石墨棒制成。

作为优选，绝缘介质9采用介电常数大于空气的绝缘材料，地电极8采用纯铜材料制成。作为优选，催化剂层11采用二氧化钛作为催化剂，催化剂层11附着在绝缘介质9的网孔上。

一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置的使用方法，包括以下步骤：

A、通过进液口向过滤器中加入过滤液；

B、开启风机，将周围的空气通过风机抽入过滤器中；

C、检测控制器开始工作，检测空气污染程度，并控制等离子体协同催化剂反应器中的高压电极12和地电极8的上、中、下三部分的工作情况；

D、待检测控制器检测到空气质量达到国家标准后，等离子体协同催化剂反应器停止工作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，包括风机、过滤器、等离子体协同催化剂反应器、检测控制器和等离子体电源，其特征在于，所述风机通过管道连接在过滤器底端，所述过滤器的底端还设有排液口，过滤器内放置有过滤液，所述等离子体协同催化剂反应器安装在过滤器的顶端，所述过滤器的顶端还分别设有位于等离子体协同催化剂反应器两侧的进液口和安全阀；所述等离子体协同催化剂反应器由高压电极、绝缘介质和地电极组成，所述地电极平行相对隔空设置，且地电极上设有多层对应的隔板，隔板将地电极分为上、中、下三部分，绝缘介质设置在地电极的内侧壁上，所述高压电极设置在平行的地电极之间，所述绝缘介质的表面附着有催化剂层；所述检测控制器连接在等离子体电源和等离子体协同催化剂反应器的地电极之间；

所述等离子体协同催化剂反应器的高压电极采用导电的碳纳米管或石墨棒制成。

2.根据权利要求1所述的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，其特征在于，所述绝缘介质采用介电常数大于空气的绝缘材料，所述地电极采用纯铜材料制成。

3.根据权利要求1所述的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，其特征在于，所述催化剂层采用二氧化钛作为催化剂，催化剂层附着在绝缘介质的网孔上。

4.根据权利要求1所述的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，其特征在于，所述等离子体电源采用高压交流电源或双极性高压脉冲电源。

5.根据权利要求1所述的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置，其特征在于，所述过滤器内的过滤液为纯水或掺入有消毒液的水溶液。

6.一种如权利要求1～5任一所述的可控式等离子体协同催化剂空气净化装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、通过进液口向过滤器中加入过滤液；

B、开启风机，将周围的空气通过风机抽入过滤器中；

C、检测控制器开始工作，检测空气污染程度，并控制等离子体协同催化剂反应器工作；

D、待检测控制器检测到空气质量达到国家标准后，等离子体协同催化剂反应器停止工作。