[发明专利]基于低温等离子体的室内空气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及室内空气净化技术领域，尤其涉及一种基于低温等离子体的室内空气净化装置。

背景技术

近年来，室内环境污染对人体健康的影响越来越受到人们的关注。室内许多污染源都能释放挥发性有机化合物(VOCs)、NOx、O₃等对人体健康产生副作用的物质。其中，VOCs是主要的室内污染物之一。通常情况下，办公用品、绝缘材料、家具、清洗剂、空气清新剂、溶剂、维修产品、压木等会释放出VOCs。除此之外，烟草烟雾也会增加空气中的VOCs的量。VOCs能够对人体造成各种不良的健康影响，如：过敏反应，头痛，眼睛、鼻子和喉咙发炎，干咳，头晕恶心，注意力减退，疲劳甚至致癌。

室内VOCs的传统处理方法主要包括活性炭吸附、催化燃烧、光催化等。然而，它们在室内VOCs净化方面却存在着不同程度的缺陷。对于吸附法而言，为了保证连续运行，吸附剂必须进行周期性更换或再生。而且，吸附剂的回收利用消耗能量，而进行处置又会造成其他的环境问题。催化氧化是一种能够有效去除VOCs的技术。但是，室内VOCs的浓度较低(大致处于1-1000ppm的范围)，所以，为了能达到催化剂工作的温度，需要对气流进行大幅度的加热。光催化工艺常采用紫外光照射TiO₂的方法。单纯的纳米二氧化钛光催化降解工艺仍然存在着一些缺陷：1)电子与空穴具有较高的再结合率；2)吸附波段较窄，部分在紫外光段；3)光量子的效率较低。此外，光催化材料的制备较为困难，这也同样限制了光催化的应用。

低温等离子体(NTP)技术能有效控制空气中的污染物，所以将这种技术应用于室内空气中低浓度水平VOCs的降解也引起了人们的关注。低温等离子体可以由交流电、直流电或脉冲高压放电产生，它具有高能电子、激发态粒子、其他的活性粒子和强氧化性的O、OH、OH₂等自由基。在低温等离子体中电子的平均能量比其他的气态粒子高得多。通常情况下，污染物的浓度较低，所以高能电子与O₂、N₂等背景气体分子发生碰撞的几率要远大于和污染物分子的碰撞几率。碰撞过程中，产生了离子、自由基、亚稳态粒子及中性原子等活性粒子，在有机化合物转化为二氧化碳、水等物质的过程中，发生了一系列的反应。在干燥环境中，电子的碰撞离解和离子化是主要的降解途径，而在潮湿环境中，除了上述的两个途径外还有电子的附着效应。与此同时，产生的紫外光还起到杀菌的作用。

许多研究已经表明：NTP技术在净化室内空气方面具有较好的应用前景。因此，许多诸如电子束、介质阻挡放电、电晕放电等应用低温等离子体来降解VOCs的技术便应运而生。与上述传统处理技术相比，NTP技术具有高化学活性，反应迅速，转化率高，操作成本低等优点，因此是一种富有前景的VOCs处理技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于低温等离子体的室内空气净化装置。其针对室内空气污染常规净化技术所存在的种种弊端，提供一种能够快速、高效、经济的室内空气净化系统，以期达到高效净化、有效富氧的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：基于低温等离子体的室内空气净化装置，包括锥形槽、反应器、电源；

锥形槽的外壁形状为圆柱体并包括倒圆锥体形状的内腔；锥形槽的外壁上均匀设有进气孔，锥形槽内外壁之间设有除尘室，除尘室内部设有微孔滤网，除尘室底部设有吸气孔；

反应器具有与锥形槽的内腔相适配的外形并可装入内腔；反应器包括自下而上重叠排列的气泵室、集气室、反应室、臭氧分解室、填料层和薄水层，气泵室、集气室、反应室、臭氧分解室、填料层之间用隔板分隔为单独的空间；

气泵室内设有微型气泵，微型气泵的吸气口设有过滤罩并伸出到集气室，微型气泵的排气口与反应室连通；

反应室设有由针电极和板电极构成的针板式反应器，电源的正极与针电极连接，电源的负极与板电极连接；反应室顶部设有输出净化空气的排气口；

臭氧分解室内置臭氧分解催化剂；臭氧分解室与反应室通过放空管连通；

臭氧分解室顶部设有与填料层连通的排气孔，填料层的上层设有薄水层。

作为优选，臭氧分解催化剂采用粒径Φ2～5mm的微孔活性炭负载锰铁催化剂。

作为优选，填料层由粒径Φ5～10mm的砂石粒料组成。

作为优选，薄水层的厚度为20mm。

作为优选，电源为高频高压电源，高频高压电源产生的电流频率为5～35kHz，功率为20～100W；高频高压电源的正负极分别与针板式反应器的针电极和板电极连接。