CN107588470A - 植入式流动气体净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种植入式流动气体净化装置，该装置包括:管道支架组件，包括内部具有气体通道的壳体；过滤网，过滤网位于气体通道内，过滤网具有与气体直接接触的外表面，外表面上具有石墨烯层，石墨烯层中含有质量百分含量为0.05%～2.0%的石墨烯；紫外LED光源，该光源安装在壳体内并用于朝向过滤网发射波长为200nm～350nm的紫外光。本案所釆用过滤网中由于含有石墨烯，其能对流动气体中的污染物进行过滤吸附,同时使用可调照射角的紫外光LDE组合装置对过滤网表面吸咐的各种气体污染物进行紫外线照射分解或转化,从而实现对流动气体中的各种气体污染物进行吸附、分解或转化,并有效地提高流动气体的清洁度。
Description
技术领域
本发明涉及一种植入式流动气体净化装置，涉及对流动气体中的各种气体污染物进行吸附、分解或转化, 并有效地提高流动气体的清洁度的空气净化应用领域。
背景技术
空气净化器又称能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁度的产品，主要应用于家用 、商用、工业、楼宇。特别在食物供应链中细菌及各种微生物通过流通的气体是造成食物之间的细菌大量地交叉污染造成食物腐烂,发霉.影响食物的保质期
空气净化领域中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。常用的空气净化技术有：吸附技术、负（正）离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等；材料技术主要有：光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。现有的空气净化器多采为复合型，即同时采用了多种净化技术和材料介质。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题和市场需求，本发明的目的是提供一种可实现对流动气体管路中的各种气体污染物进行吸附、分解或转化, 并有效地提高流动气体的清洁度的植入式流动气体净化装置。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：一种植入式流动气体净化装置，该装置包括: 管道支架组件，包括内部具有气体通道的壳体、与所述的气体通道相连通的至少一个进风口和至少一个出风口；过滤网，所述的过滤网位于所述的气体通道内，所述的过滤网具有与所述气体相直接接触的外表面，所述的外表面上具有石墨烯层，所述的石墨烯层中含有质量百分含量为0.05%～2.0%的石墨烯；紫外LED光源，所述的紫外LED光源安装在所述的壳体内并用于朝向所述的过滤网发射波长为200nm～350nm的紫外光，所述的紫外LED光源包括至少一颗紫外LED灯珠。
该方案中，通过釆用外表面含石墨烯层的过滤网与使用可调照射角的紫外光LED光源对各种气体污染物进行紫外线照射分解或转化，从而实现对被污染的气体进行净化。
上述技术方案中，优选的，所述的过滤网由具有多孔海绵结构的石墨烯合金泡沬制成，所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆所述的石墨烯层，所述的石墨烯层为石墨烯金属合金涂层或者石墨烯非晶态合金涂层或者石墨烯高分子复合涂层，所述泡沬金属中的金属为镍、铜、铝、钛及含银合金中的至少一种，所述石墨烯金属合金涂层的组份包括石墨烯和金属合金；所述石墨烯非晶态合金涂层的组份包括石墨烯和非晶态合金；所述的石墨烯高分子涂层的组份包括石墨烯和高分子树脂。
进一步优选，所述石墨烯合金泡沬的泡沫孔径为0.1～10mm，孔隙率为50%～98%，通孔率大于等于98%，体积密度为0.1～0.8g/cm3，厚度为0.3～40mm, 宽度为5～500mm。
上述技术方案中，优选的，所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆石墨烯金属合金涂层或石墨烯非晶态合金涂层，所述的涂层厚度为100～3000纳米。
上述技术方案中，优选的，所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆石墨烯高分子涂层，所述的涂层厚度为0.1～10微米。
上述技术方案中，优选的，所述的过滤网由石墨烯高分子树酯纤维编织而成，所述石墨烯高分子树酯纤维的的组份包括石墨烯和高分子树脂。
上述技术方案中，优选的，所述的过滤网由表面涂覆所述的石墨烯层的过滤布构成，所述过滤布的布基为丙纶、涤纶、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶中的一种或多种组成，所述的石墨烯层为石墨烯环氧树脂层，所述的石墨烯环氧树脂层的组份包括石墨烯和环氧树脂。
上述技术方案中，优选的，所述的装置还包括一高效过滤器，所述的高效过滤器位于所述的气体通道内并且位于所述的过滤网下游，所述的过滤网与所述的高效过滤器之间的间隔为大于0小于等于100mm，所述的高效过滤器具有一过滤表面，所述的过滤表面上设置有石墨烯高分子复合涂层，该复合涂层的厚度为0.1～2微米, 所述石墨烯高分子复合涂层的组份包括石墨烯和抗紫外线高分子材料，所述的石墨烯的质量百分含量为0.05%～2.0%。进一步优选，所述的抗紫外线高分子材料由100%的氟碳树酯组成或者由丙烯酸树酯与氟碳树酯以7:3固含的复配组成。
上述技术方案中，优选的，所述紫外LED光源的照射角度为0～180度，所述的紫外LED光源与一能调节其照射角的光源控制***相信号连接，各颗所述的紫外LED灯珠均与所述的光源控制***相信号连接；单颗所述紫外LED灯珠的功率为1mW～900mW；所述的紫外LED光源为间隙工作方式，其两次间隙工作的时间间隔为0.5秒～30分钟，每次连续工作时间为5秒钟～30分钟；所述的紫外LED光源与所述的过滤网之间的间距为5mm～150mm。
上述技术方案中，优选的，所述的装置还包括一高压静电发生***，所述的高压静电发生***与所述的过滤网相电连接，所述的高压静电发生***能够向所述的过滤网施加大于0小于等于2万伏的高压静电场。
与现有技术相比，本发明具有如下积极效果：本发明的植入式流动气体净化装置可以植入到各种流动气体管道***中,提高对流动气体的清洁度，实现对现有家用 、商用、工业、楼宇中的流动气体进行有效的净化，降低运行成本。
附图说明
附图1为本发明实施例1中的植入式流动气体净化装置的结构示意图；
附图2为将实施例1中的植入式流动气体净化装置应用到风冷式冰箱中的示意图；
附图3为本发明实施例2中的植入式流动气体净化装置的结构示意图；
附图4为本发明实施例2中植入式流动气体净化装置在位于进风口处的结构示意图；
附图5为本发明实施例3中的植入式流动气体净化装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细、完整地说明。
实施例1
如图1所示的植入式流动气体净化装置100，该装置100包括管道支架组件1、过滤网2以及紫外LED光源3。紫外LED光源3与过滤网2之间的间距为10mm。
管道支架组件1包括内部具有气体通道11的长方型壳体12、设置在壳体11上且与气体通道11相连通的进风口13和出风口14。本例中，长方型壳体12的长、宽、高分别为80mm、40mm、10mm。
过滤网2位于气体通道11内并且靠近进风口13设置。本例中，过滤网2为石墨烯合金镍网，该石墨烯合金镍网为多孔泡沫海棉结构, 其是在泡沫镍金属表面涂覆石墨烯非晶态合金涂层制得。石墨烯非晶态合金涂层由质量百分含量为0.3%的石墨烯、质量百分含量为98.2%的镍、质量百分含量为1.5%的磷组成。该石墨烯合金镍网的孔径为孔径0.2mm、厚度1.0mm、孔隙率为80%，通孔率大于等于98%，体积密度为0.6g/cm3, 宽度为50mm。
紫外LED光源3由两组紫外LED模块构成，各组紫外LED模块中设有2颗紫外LED灯珠，单颗紫外LED灯珠的功率4MW，紫外LED光源3发射的紫外光波长280～290nm。
下面阐述一下将该植入式流动气体净化装置100应用到风冷式冰箱中的情况：
如图2所示，风冷式冰箱中从冷风送风区10到回制冷工作区20之间设有回风管30，该植入式流动气体净化装置100放置到回风管30内，启动装置100进行净化工作程序；该植入式流动气体净化装置在开启工作时，紫外LED光源3采用间隙工作方式，其两次间隙工作的时间间隔为2分钟，每次连续工作时间为8分钟。紫外LED光源朝向过滤网的照射角为75度。以风冷式冰箱运行周期一小时为例，其中该运行周期分四个时间阶段进行，各个阶段中风冷式冰箱内的回风循环***和植入式流动气体净化装置的状态不同，具体见下表一：
表一 植入式流动气体净化装置内置在回风口组件内的设计运行情况
待试验结束后，对冰箱风道中的菌进行检测，其杀菌效果作用显著，具体杀菌率的实测结果见下表二：
表二 模块中设计抑菌效果实测
实施例2
如图3、4所示的植入式流动气体净化装置200，该装置200包括管道支架组件21、过滤网22、紫外LED光源23以及高效过滤器24。紫外LED光源23与过滤网22之间的间距为20mm、过滤网22与高效过滤器24之间的间距为2mm。
管道支架组件21包括内部具有气体通道211的长方型壳体212、设置在壳体212上且与气体通道211相连通的一对进风口213、213’和出风口214。长方型壳体212的长、宽、高分别为360mm、280mm、30mm。
过滤网22安装在气体通道211内，一对进风口213位于过滤网22与紫外LED光源23之间。本例中，过滤网22为石墨烯合金镍网，该石墨烯合金镍网为多孔泡沫海棉结构，其是在泡沫镍金属表面涂覆石墨烯合金涂层，该石墨烯合金涂层由质量百分含量为0.3%的石墨烯、 质量百分含量为97.5%的镍、质量百分含量为2.2%的铜组成。该石墨烯合金镍网的孔径为孔径0.1mm、厚度3.0mm、孔隙率为80%，通孔率大于等于98%，体积密度为0.7g/cm3, 宽度为300mm。
紫外LED光源23有三组紫外LED模块构成，各组紫外LED中有13颗功率为4MW的 单颗紫外LED灯珠，紫外LED光源23能对外发射波长为280～290nm的紫外光，紫外LED光源采用持续工作方式进行工作。
高效过滤器24为具有抗紫外光功能的石墨烯高效过滤器，其过滤表面涂覆有石墨烯高分子复合涂层，该涂层厚度在0.1～2微米之间。该石墨烯高分子复合涂层中含有质量含量为0.2%的石墨烯，其余为抗紫外的高分子材料。该抗紫外线高分子材料可以是由100%的氟碳树酯或丙烯酸树酯与氟碳树酯以7:3固含的复配组成。
将该植入式流动气体净化装置200安装在一空气净化器后侧，其和空气净化器同时工作。装置200工作时，紫外LED光源朝向过滤网的照射角为120度，紫外LED光源持续向外发紫外光；结果显示，其利用石墨烯对空气中的污染物提升深紫外对污染物的分解能力，能有效地分解空气中90%～95%的有机物和吸附在灰尘中的微生物，从而使得进入空气净化器中的空气源为杀菌后的空气。
实施例3
如图5所示的植入式流动气体净化装置300，该装置300包括管道支架组件31、过滤网32、紫外LED光源33、光源控制***34以及高压静电发生***35。紫外LED光源33与过滤网32之间的间距为60mm。
管道支架组件31包括内部具有气体通道311的圆筒形壳体312、设置在壳体312上且与气体通道311相连通的对进风口313和出风口314，圆筒形壳体312的管路直径为300mm。
过滤网32安装在壳体312内并且靠近进风口313。本例中，过滤网32为石墨烯涂覆导电玄武岩纤维过滤布，该过滤布的布基玄武岩纤维，过滤布表面涂覆有石墨烯环氧树脂涂料。该石墨烯环氧树脂涂料中含有质量百分含量为0.8%的石墨烯，其余为环氧树脂。过滤布的面密度为350 g/m2。
紫外LED光源33有三组紫外LED模块构成，各组紫外LED模块分别设有108颗紫外LED灯珠，各个紫外LED灯珠的功率为60MW，紫外LED光源33能对外发射波长为280～290nm的紫外光。紫外LED光源33与光源控制***34相信号连接，紫外LED光源33能够在光源控制***34的控制下朝向过滤网发出照射角度为150°的紫外光。
高压静电发生***35与过滤网32相电连接，高压静电发生***35能够向过滤网32施加12000v高压静电场。
工作时，将该植入式流动气体净化装置300安装在一管道中上，管道中流淌着温度为120～260°C的、含有机溶剂的高温气体，紫外LED光源33采用持续工作方式。
该植入式流动气体净化装置300在工作时，紫外LED光源是持续工作，紫外LED光源朝向过滤网的照射角为80度，高温气体经过紫外LED光源23后进入到紫外LED光源231与过滤网32之间的、间距为60mm的缓冲区，而后穿过带12000v高压静电场的石墨烯涂覆导电玄武岩纤维过滤网, 并吸附气体中的有机物, 同时有机物被大功率深紫外快速分解, 经后续水洗将分解物去除。
此方法可选择植入一台或多台同时使用, 分级去除气体中的有机物. 其去除效果可达到95%～98%. 是目前净化含有机溶剂的有效方法之一。
在其他实施例中，过滤网还可以选择由石墨烯纤维编织而成的网，其也具有上述实施例中的抑菌杀菌效果。在其他实施方式中，管道支架组件中壳体的形状还可以是除了圆型、方型以外的其他异型形状，其主要满足植入到圆型,方型或异型流动的气体管道中，管道尺寸直径可以为20mm～800mm；在其他实施例中，为了满足净化要求，植入式流动气体净化装置也可以一个或多个装置重叠使用。
本案的植入式流动气体净化装置，可以单个或多个同时植入到各种流动气体管道***中,提高对流动气体的清洁度，实现对现有家用 、商用、工业、楼宇中的流动气体进行有效的净化，降低运行成本。
最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种植入式流动气体净化装置，其特征在于：该装置包括:
管道支架组件，包括内部具有气体通道的壳体、与所述的气体通道相连通的至少一个进风口和至少一个出风口；
过滤网，所述的过滤网位于所述的气体通道内，所述的过滤网具有与所述气体相直接接触的外表面，所述的外表面上具有石墨烯层，所述的石墨烯层中含有质量百分含量为0.05%～2.0%的石墨烯；
紫外LED光源，所述的紫外LED光源安装在所述的壳体内并用于朝向所述的过滤网发射波长为200nm～350nm的紫外光，所述的紫外LED光源包括至少一颗紫外LED灯珠。
2.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的过滤网由具有多孔海绵结构的石墨烯合金泡沬制成，所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆所述的石墨烯层，所述的石墨烯层为石墨烯金属合金涂层或者石墨烯非晶态合金涂层或者石墨烯高分子复合涂层，所述泡沬金属中的金属为镍、铜、铝、钛及含银合金中的至少一种，所述石墨烯金属合金涂层的组份包括石墨烯和金属合金；所述石墨烯非晶态合金涂层的组份包括石墨烯和非晶态合金；所述的石墨烯高分子涂层的组份包括石墨烯和高分子树脂。
3.根据权利要求2所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述石墨烯合金泡沬的泡沫孔径为0.1～10mm，孔隙率为50%～98%，通孔率大于等于98%，体积密度为0.1～0.8g/cm3，厚度为0.3～40mm, 宽度为5～500mm。
4.根据权利要求2所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆石墨烯金属合金涂层或石墨烯非晶态合金涂层，所述的涂层厚度为100～3000纳米。
5.根据权利要求2所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的石墨烯合金泡沬为在泡沫金属表面涂覆石墨烯高分子涂层，所述的涂层厚度为0.1～10微米。
6.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的过滤网由石墨烯高分子树酯纤维编织而成，所述石墨烯高分子树酯纤维的的组份包括石墨烯和高分子树脂。
7.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的过滤网由表面涂覆所述的石墨烯层的过滤布构成，所述过滤布的布基为丙纶、涤纶、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶中的一种或多种组成，所述的石墨烯层为石墨烯环氧树脂层，所述的石墨烯环氧树脂层的组份包括石墨烯和环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的装置还包括一高效过滤器，所述的高效过滤器位于所述的气体通道内并且位于所述的过滤网下游，所述的过滤网与所述的高效过滤器之间的间隔为大于0小于等于100mm，所述的高效过滤器具有一过滤表面，所述的过滤表面上设置有石墨烯高分子复合涂层，该复合涂层的厚度为0.1～2微米, 所述石墨烯高分子复合涂层的组份包括石墨烯和抗紫外线高分子材料，所述石墨烯高分子复合涂层中的石墨烯质量百分含量为0.05%～2.0%。
9.根据权利要求8所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的抗紫外线高分子材料由100%的氟碳树酯组成或者由丙烯酸树酯与氟碳树酯以7:3固含的复配组成。
10.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述紫外LED光源的照射角度为0～180度，所述的紫外LED光源与一能调节其照射角的光源控制***相信号连接，各颗所述的紫外LED灯珠均与所述的光源控制***相信号连接；单颗所述紫外LED灯珠的功率为1mW～900mW；所述的紫外LED光源为间隙工作方式，其两次间隙工作的时间间隔为0.5秒～30分钟，每次连续工作时间为5秒钟～30分钟；所述的紫外LED光源与所述的过滤网之间的间距为5mm～150mm。
11.根据权利要求1所述的植入式流动气体净化装置，其特征在于：所述的装置还包括一高压静电发生***，所述的高压静电发生***与所述的过滤网相电连接，所述的高压静电发生***能够向所述的过滤网施加大于0小于等于2万伏的高压静电场。
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