CN107519741A - 一种吸附存储‑放电催化降解的空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附存储‑放电催化降解的空气净化器，涉及低温等离子体应用技术领域，本发明包括净化机箱和电控电器，所述净化机箱内部从上到下依次设置有多个平行设置的DBD低温等离子体发生器、静电除尘器、风机、初滤层和遮挡网，所述DBD低温等离子体发生器包括平行相对设置的两块电极板和电极板之间的绝缘介质层，所述绝缘介质层设置在其中一个电极板内表面，绝缘介质层与另一个电极板之间夹设有填充了气体吸附元件的催化剂床层，所述净化机箱底部开设进风口，顶部开设出风口，本发明具有降解效率高、运行稳定、清新空气的优点。

Description

一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器
技术领域
本发明涉及低温等离子体应用技术领域，更具体的是涉及一种吸附存储-放电催化降解 的空气净化器。
背景技术
我国2012年出台的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》中，首次明确提出要开始控制挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，VOCs是指在常温下饱和蒸气压大于70Pa、常压下沸点低于260℃的有机化合物的总称，常见的有烃类、醇类、酯 类、酸类以及胺和腈类化合物。VOCs种类繁多，所表现的毒性和刺激性能导致人体呈现种 种不适反应，可对人体健康造成较大影响，部分VOCs在紫外光的照射下还会与大气中的氮 氧化物发生光化学反应形成光化学烟雾VOCs，因此对VOCs的控制和治理极为重要与迫切。
非热力学平衡等离子体，即低温等离子体，离子温度一般在300～400K之间，而电子 温度可以达到104K，其宏观温度接近室温，电子能量较高，高能电子与气体分子、原子发生非弹性碰撞，将能量装换成基态分子和原子的内能，发生激发、电离和离解等一系列过程，时期提出与活化状态并在碰撞过程中产生大量活性粒子和自由基，引起物理变化和化学变化。低温等离子体发生器的放电方式包括电晕放电、辉光放电和介质阻挡(DBD)放电法三种，电晕放电法处理VOCs效果好，但能耗大，现主要停留在实验室研究阶段。
单采用低温等离子体技术对VOCs进行降解，虽然有很高的降解率，但是由于电子引发 的化学反应非常复杂，而使得选择性较低，引入催化技术与低温等离子体技术结合，可促 进反应物定向转化的优势，继而实现VOCs的深度氧化。
在现有技术中常常采用吸附活性炭等吸附材料对有害气体进行吸收，但物理吸附没有 对VOCs气体进行化学处理，化学性质没有得到改变，存在二次污染。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决现有技术中VOCs气体降解效率低的技术问题，本发明提 供一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器，包括净化机箱和电控电器，所述净化机箱 内部从上到下依次设置有多个平行设置的DBD低温等离子体发生器、静电除尘器、风机、 初滤层和遮挡网，所述DBD低温等离子体发生器包括平行相对设置的两块电极板和电极板 之间的绝缘介质层，所述绝缘介质层设置在其中一个电极板内表面，绝缘介质层与另一个 电极板之间夹设有填充了气体吸附元件的催化剂床层，所述净化机箱底部开设进风口，顶 部开设出风口。吸附元件和催化剂集中在两电极板之间的原理在于：连续放电法中VOCs在 等离子体区的停留时间较短，氧化后的中间产物沉积在催化剂表面，使得反应的碳平衡降 低，会造成二次污染问题，同时能耗大而限制了其在工业上的应用；而在吸附存储-放电催 化降解法中(吸附元件吸附储存气体)，VOCs在等离子体反应器中停留时间增加，氧化产物 能够进一步与活性粒子进行反应来彻底氧化成CO2和H2O，碳平衡增大的同时缩短了放电时 间，从而大幅度地降低了降解过程中的能耗。
所述静电除尘器包括水平设置的负电格栅板和位于负电格栅板下方的正电钨丝，所述 正电钨丝可释放6kV静电。
进一步地，所述DBD低温等离子体发生器中绝缘介质层的介质材料为刚玉或聚四氟乙 烯。
进一步地，所述DBD低温等离子体发生器两端接交流高压，场强9.7～10kV/cm，频率 350Hz～450Hz。
进一步地，所述气体吸附元件为含有沸石和碘化钾的高效活性炭。
进一步地，所述催化剂床层的催化剂成分为BaTiO3和TiO2。相较于单一的催化剂，复 合催化剂拥有更好的催化效果。
进一步地，所述进风口设置在净化机箱的底面和底部四周。由于VOCs气体都是密度大 于空气密度的有机化合物气体，气体下沉，所以将净化机箱的进气口开设在底部及底部周 围，有利于优先净化污染最严重的气体。
进一步地，所述出风口上设置有防尘出风罩。
进一步地，所述净化机箱底部四个角设置有万向轮，且万向轮上设置有止动环。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.连续放电法中VOCs在等离子体区的停留时间较短，氧化后的中间产物沉积在催化剂表 面，使得反应的碳平衡降低，会造成二次污染问题，同时能耗大而限制了其在工业上的 应用；而在吸附存储-放电催化降解法中(吸附元件吸附储存气体)，VOCs在等离子体反 应器中停留时间增加，氧化产物能够进一步与活性粒子进行反应来彻底氧化成CO2和H2O， 碳平衡增大的同时缩短了放电时间，从而大幅度地降低了降解过程中的能耗。
2.由于VOCs气体都是密度大于空气密度的有机化合物气体，气体下沉，所以将净化机箱 的进气口开设在底部及底部周围，有利于优先净化污染最严重的气体。
3.风机设置在净化机箱的下部，在吸附存储-放电催化降解的空气净化器运行过程中，有 利于减缓污染气体在上部的低温等离子体发生器中的通过速度，使位于低温等离子体发 生器中间的气体吸附元件能够充分吸收气体、有利于低温等离子体发生器对废气的降解 处理。
4.将气体吸附元件填充在催化剂床层中，有利于废气与催化剂的大面积接触，提高废气的 降解净化效率。
5.低温等离子体发生器的下方设置静电除尘器、初滤层和遮挡网，遮挡网阻隔较大的渣滓 颗粒和昆虫，初滤层进一步阻隔灰尘，静电除尘器吸附去除废气中携带的小径粉尘，从 而保证通过低温等离子体发生器的都是气体，有益于提高低温等离子体发生器的使用寿 命的工作效率。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器的结构示意图。
附图标记：1—净化机箱，11—进风口，12—出风口，121—防尘出风罩，13—万向轮，131 —止动环，2—DBD低温等离子体发生器,21—电极板，22—绝缘介质层，23—气体吸附元件， 24—催化剂床层，3—静电除尘器，31—负电格栅板，32—正电钨丝，4—风机，5—初滤层， 6—遮挡网。
具体实施方式
为了本技术领域的人员更好的理解本发明，下面结合附图和以下实施例对本发明作进 一步详细描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器，包括净化机箱 1和电控电器，所述净化机箱1内部从上到下依次设置有多个平行设置的DBD低温等离子体 发生器2、静电除尘器3、风机4、初滤层5和遮挡网6，所述DBD低温等离子体发生器2 包括平行相对设置的两块电极板21和电极板21之间的绝缘介质层22，所述绝缘介质层22 设置在其中一个电极板21内表面，绝缘介质层22与另一个电极板21之间夹设有填充了气 体吸附元件23的催化剂床层24，所述净化机箱2底部开设进风口11，顶部开设出风口12。
所述静电除尘器3包括水平设置的负电格栅板31和位于负电格栅板31下方的正电钨 丝32，所述正电钨丝32可释放6kV静电。
所述DBD低温等离子体发生器2中绝缘介质层22的介质材料为刚玉或聚四氟乙烯。
所述DBD低温等离子体发生器2两端接交流高压，场强9.7～10kV/cm，频率350Hz～450Hz。
所述气体吸附元件23为含有沸石和碘化钾的高效活性炭。
所述催化剂床层24的催化剂成分为BaTiO3和TiO2.
所述进风口11设置在净化机箱2的底面和底部四周。
所述出风口12上设置有防尘出风罩121
所述净化机箱2底部四个角设置有万向轮13，且万向轮13上设置有止动环131。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围 以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应 包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种吸附存储-放电催化降解的空气净化器，包括净化机箱(1)和电控电器，其特征在于，所述净化机箱(1)内部从上到下依次设置有多个平行设置的DBD低温等离子体发生器(2)、静电除尘器(3)、风机(4)、初滤层(5)和遮挡网(6)，所述DBD低温等离子体发生器(2)包括平行相对设置的两块电极板(21)和电极板(21)之间的绝缘介质层(22)，所述绝缘介质层(22)设置在其中一个电极板(21)内表面，绝缘介质层(22)与另一个电极板(21)之间夹设有填充了气体吸附元件(23)的催化剂床层(24)，所述净化机箱(2)底部开设进风口(11)，顶部开设出风口(12)。
2.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述静电除尘器(3)包括水平设置的负电格栅板(31)和位于负电格栅板(31)下方的正电钨丝(32)，所述正电钨丝(32)可释放6kV静电。
3.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述DBD低温等离子体发生器(2)中绝缘介质层(22)的介质材料为刚玉或聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述DBD低温等离子体发生器(2)两端接交流高压，场强9.7～10kV/cm，频率350Hz～450Hz。
5.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述气体吸附元件(23)为含有沸石和碘化钾的高效活性炭。
6.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述催化剂床层(24)的催化剂成分为BaTiO3和TiO2。
7.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述进风口(11)设置在净化机箱(2)的底面和底部四周。
8.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述出风口(12)上设置有避免积尘的防尘出风罩(121)。
9.根据权利要求1所述的吸附存储-放电催化降解的空气净化器，其特征在于，所述净化机箱(2)底部四个角设置有万向轮(13)，且万向轮(13)上设置有止动环(131)。
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