CN114870578A - 一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置 - Google Patents

一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置 Download PDF

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Abstract

一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，所述废气处理装置安装于机箱内，其包括控制模块和依次通过管道相连通的吸风模块、等离子体发生室与光解室，所述吸风模块包括吸风泵和与其通过管道相连通的吸风盒，所述吸风盒可拆卸地设置于打印机的废气产生口，所述等离子体发生室采用双介质阻挡放电快速地形成低温等离子体环境，所述光解室的四周设置成平面镜，其中部设置有紫外线灯管；所述控制模块包括电压传感器和单片机，所述电压传感器通过USB接口线连接打印机。本发明能有效地去除打印机产生废气中的颗粒物、挥发性有机物，光解室分解产生的臭氧，有效降低废气对人体的危害，解决室内空气污染严重问题，具有良好的减排效益。

Description

一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置
技术领域
本发明涉及一种打印机废气处理领域，尤其涉及一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置。
背景技术
《室内空气质量标准》规定我国空气质量的限值(臭氧：0.16mg/m3；TVOC：0.60mg/m3)。然而，现有打印机往往存在着打印时污染物排放量超标的问题，其中，颗粒物、臭氧和总挥发性有机物均超标，有机挥发物中苯并芘和二甲基亚硝胺容易致癌。查阅相关资料，低于或者接近接触限值时不会对人体造成较大的影响，若高于该限值且长时间处于该环境下，将会提高诸多慢性疾病的发病率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出基于低温等离子体的打印机废气处理装置，具体技术方案为：
一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，所述废气处理装置安装于机箱内，其包括控制模块和依次通过管道相连通的吸风模块、等离子体发生室与光解室，所述吸风模块包括吸风泵和与其通过管道相连通的吸风盒，所述吸风盒可拆卸地设置于打印机的废气产生口，所述吸风盒内可拆卸地设置有吸附网，靠近吸风盒的管道上设置有电控球阀，所述等离子体发生室采用双介质阻挡放电快速地形成低温等离子体环境，所述光解室的四周设置成平面镜，其中部设置有紫外线灯管，所述光解室设置有湿度控制仪并控制光解室内的湿度为75％～90％；所述控制模块包括电压传感器和与其电连接的单片机，所述电压传感器通过USB接口线连接打印机并读取打印机工作电压的变化，所述单片机获取高电压信号时控制吸风泵启动、等离子体发生室运行和紫外线灯管开启，从而对废气中的有机挥发物处理效率达99％，，对臭氧的分解处理效率达67％，所述单片机获取低电压信号时，延时5min后装置自动停止运行。
进一步地，所述等离子体发生室内设置有与单片机电连接的温度传感器，所述电压温度传感器或温度传感器检测值超过设定阈值时，所述单片机控制废气处理装置切断电源以停止工作。
进一步地，所述温度传感器设定的高阈值为50℃。
进一步地，所述机箱正面和侧面均开设有多个散热孔。
进一步地，所述光解室的出口管道上设置有防护网罩，所述防护网罩安装于机箱。
本发明的有益效果：
(1)本发明的废气处理装置能有效地去除打印机产生废气中的颗粒物、挥发性有机物，有效降低废气对人体的危害。
(2)本发明可利用光解室分解产生的臭氧，避免高浓度的臭氧排出，消除臭氧对人体的危害；
(3)本发明可智能化控制装置的运行流程，对温度、电压异常情况紧急停机处理，提高装置运行的安全性；
(4)本发明污染物处理效率为85％，有效地解决室内空气污染严重问题，具有良好的减排效益。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的吸风盒示意图。
图3为本发明的光解室内部示意图。
图中：1机箱，2吸风模块，21吸风泵，22吸风盒，23电控球阀，3离子体发生室，4光解室，41灯架，42紫外线灯管，43平面镜，5防护网罩，6管道，7打印机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步描述：
如图1至3所示，一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，所述废气处理装置安装于机箱1内，其包括控制模块和依次通过管道6相连通的吸风模块2、等离子体发生室3与光解室4，所述吸风模块2包括吸风泵21和与其通过管道6相连通的吸风盒22，所述吸风盒22可拆卸地设置于打印机7的废气产生口，所述吸风盒22内可拆卸地设置有吸附网，靠近吸风盒22的管道6上设置有电控球阀23，所述等离子体发生室3采用双介质阻挡放电快速地形成低温等离子体环境，所述光解室4的四周设置成平面镜43，其中部设置有紫外线灯管42，所述光解室4设置有湿度控制仪并控制光解室4内的湿度为75％～90％；所述控制模块包括电压传感器和与其电连接的单片机，所述电压传感器通过USB接口线连接打印机7并读取打印机7工作电压的变化，所述单片机获取高电压信号时控制吸风泵21启动、等离子体发生室3运行和紫外线灯管42开启，从而对废气中的有机挥发物处理效率达99％，对臭氧的分解处理效率达67％，所述单片机获取低电压信号时，延时5min后装置自动停止运行。
如图1、2所示，本装置可与常用的激光打印机7相结合，并安装于其侧面，其中，所述机箱1的宽度约为打印机7宽度的1/4，高度约为打印机7高度的1/2，长度为打印机7的长度相同。
所述机箱1正面和侧面均开设有多个散热孔，且机箱1的侧面板为可拆卸的盖板，从而便于维护和维修。
所述吸风泵21的入口管道6可根据打印机7的进纸口、出纸口位置来设置管道6的方向、长度，从而实现多角度吸取打印废气，保证废气处理效率；管道6采用三角铁作为安装支架，从而保证管道6运行时的稳定性。通过吸风口吸取废气后，利用吸附网吸附较大颗粒物，从而对废气进行初次处理；所述吸附网可拆卸后进行清洗重复使用。所述电控球阀23与单片机相电连接，从而可根据本装置的启停来自动控制电控球阀23的打开和关闭。
所述吸风泵21选用全风RB-82S-2漩涡气泵，气泵功率为400W，可高效完成对污染物的吸取，对纸张进出影响较小；同时，该泵运行时噪音较低，可保证装置运行时不对工作人员的工作环境造成影响。
所述吸风泵21的出口连通至等离子体发生室3，废气在经过吸附网初步处理后进入等离子体发生室3，所述等离子体发生室3内设置低温等离子体发生模块，通入电源后形成低温等离子体环境；挥发性有机物在低温等离子体环境中被分解成单质原子或无害分子，并释放少量臭氧；经等离子体发生室3处理后的气体中臭氧含量增加，再进入设置有紫外灯的光解室4内，从而高效去除臭氧，减小对人体产生的危害，提升装置的安全性。
其中，所述等离子体发生室3以双介质阻挡放电，通过中间介质和两端的放电盘产生低温等离子环境；其只需采用380V交流电，反应快、不受气速限制的优点。
打印机7废气中的主要成分为VOCs(挥发性有机物)、SVOCs(半挥发性有机物)、臭氧和悬浮颗粒等。VOCs通入低温等离子体发生室3内，在外加强电场和放电介质的作用下，电子从电场获得能量产生高能电子；大量的被电子激发的携能电子不断快速地轰击、撕裂污染物分子，污染物分子发生电离、解离和激发等作用，从而成为活性基团；这些活性基团与分子或原子、活性基团与活性基团之间相互碰撞，会引起污染物分子发生一系列复杂的化学、物理反应，从而反应使较复杂的、长链的污染物大分子撕裂成为简单、安全的小分子物质，达到将有毒有害物质转化成低毒低害、低毒无害、无毒无害的安全物质，从而可达到净化空气的目的。
根据实验表明，本装置中的低温等离子体室对于有机挥发物污染物处理效率可达99％。
如图3所示，不同波长和功率的紫外灯对臭氧的光解效率不同，选取波长为254nm的UV紫外灯；所述紫外线灯管42通过灯架41安装于光解室4内的中部，所述光解室4内设置6面平面镜43，其进行反射而增大紫外光的照射范围和光照强度，提高紫外线对臭氧的分解速率，从而快速降低气体中的臭氧含量。
臭氧在水中的分解速度比空气中快，如水中臭氧浓度为6.25×10～5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为5～30min。在一个实施例中，所述湿度控制仪包括设置于光解室4内的湿度检测仪和设置于光解室4内顶部的雾化喷头，所述光解室4的外部设置带有水箱的雾化泵，所述雾化泵通过水管连接雾化喷头并控制光解室4内的湿度在合适的范围内。所述湿度检测仪设置低阈值为75％，高阈值为90％；当其检测光解室4内的湿度低于75％时，启动雾化泵，当光解室4内的湿度高于90％时，停止雾化泵。
臭氧在紫外线照射下可以实现自由基化，环境中局部加湿可产生双倍的羟基自由基，羟基自由基与空气中的污染气体结合，从而进一步处理挥发性有机物；根据实验表明，臭氧的分解效率可达67％。
在本装置的控制方案上，利用USB接口与打印机7相连接，通过单一电路读取打印机7的电压变化，从而获取打印机7的工作状态。
其中，所述电压传感器可以采用维迪亚斯VDT-20系列电压传感器，单片机采用stm32单片机。
当打印机7处于工作状态，电压升高为工作电压，并传递给电压传感器，从而输送给单片机控制***一个高电平信号，并运行“HIGH”相关代码，自动启动吸风泵21、启动低温等离子发生室和打开紫外等。当打印机7处于待机状态，无电流流通，电压传感器未获取到电压，从而输送给单片机控制***一个低电平信号，并运行“LOW”相关代码，延时5min自动关闭吸风泵21、低温等离子发生室和光解室4，达到智能化控制的效果。
在另一个实施例中，所述等离子体发生室3内设置有与单片机电连接的温度传感器，所述电压温度传感器或温度传感器检测值超过设定阈值时，所述单片机控制废气处理装置切断电源以停止工作。
实验可知，光解室4内的环境温度在35℃时，紫外线分解臭氧的效率开始下降，而环境温度高于50℃时，紫外线几乎无法对臭氧进行分解。因此，在一个优选的实施例中，所述温度传感器设定的高阈值为50℃，从而保证光解室4较高的分解效率。
当温度传感器、电压传感器在识别到异常电压和温度急剧变化时，会自动切断电源，停止装置运行，从而降低事故发生的概率，提高装置的安全性。
当然，所述吸风泵21的电机上也可以增设温度传感器，从而可保证吸风泵21处于良好的运行工况。
如图3所示，所述光解室4的出口管道6上设置有防护网罩5，所述防护网罩5安装于机箱1。所述防护网罩5采取细网形状，有效的降低紫外光向外溢出，防止紫外光照射对人体产生危害。
以废气中的颗粒物的粒度分布为分型模型进行计算，根据分型理论，可通过将颗粒物粒度分布函数转换为不同粒径范围内的颗粒物数量百分比的形式，再进行测量；由此可知，打印机7在打印时所产生的颗粒物严重超过我国室内标准，在同时打印多张时尤为严重。
以打印10页时污染物粒度进行计算，吸风泵21流量为50m3/h，计算可知，装置对打印机7产生废气的整体处理效率为89％；而仅仅日常通风进行处理的效率仅有9％，本装置将废气处理效率提高了80％，有效地解决室内空气污染严重问题，具有良好的减排效益。根据实际运行情况进行检测分析可知，本装置对打印机7的废气整体处理效率为85％。

Claims (5)

1.一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，其特征在于：所述废气处理装置安装于机箱内，其包括控制模块和依次通过管道相连通的吸风模块、等离子体发生室与光解室，所述吸风模块包括吸风泵和与其通过管道相连通的吸风盒，所述吸风盒可拆卸地设置于打印机的废气产生口，所述吸风盒内可拆卸地设置有吸附网，靠近吸风盒的管道上设置有电控球阀，所述等离子体发生室采用双介质阻挡放电快速地形成低温等离子体环境，所述光解室的四周设置成平面镜，其中部设置有紫外线灯管，所述光解室设置有湿度控制仪并控制光解室内的湿度为75％～90％；所述控制模块包括电压传感器和与其电连接的单片机，所述电压传感器通过USB接口线连接打印机并读取打印机工作电压的变化，所述单片机获取高电压信号时控制吸风泵启动、等离子体发生室运行和紫外线灯管开启，从而对废气中的有机挥发物处理效率达99％，对臭氧的分解处理效率达67％，所述单片机获取低电压信号时，延时5min后装置自动停止运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，其特征在于：所述等离子体发生室内设置有与单片机电连接的温度传感器，所述电压温度传感器或温度传感器检测值超过设定阈值时，所述单片机控制废气处理装置切断电源以停止工作。
3.根据权利要求2所述的一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，其特征在于：所述温度传感器设定的高阈值为50℃。
4.根据权利要求1所述的一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，其特征在于：所述机箱正面和侧面均开设有多个散热孔。
5.根据权利要求1所述的一种基于低温等离子体的打印机废气处理装置，其特征在于：所述光解室的出口管道上设置有防护网罩，所述防护网罩安装于机箱。
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