一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法技术

一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法，属净化处理领域。其在空气通道中，依次设置正、负高压脉冲荷电区，交变电场下的静电凝并区，尘粒收集区，等离子体消毒区和负离子区；在正、负高压脉冲荷电区，待净化的空气被分成两股，分别被引入并行排列的正、负相间的微粒荷电区，使两股空气中的微粒分别携带上正、负电荷，形成荷电微粒，在交流高压或脉冲交流高压场的作用下，正、负荷电微粒相互运动碰撞，凝聚为较大颗粒，较大颗粒微尘通过尘粒收集区时，被收集到接地集尘板上，实现空气中微小颗粒的净化。其在家居环境中，对于粒径在10μm以下的细颗粒物，实现了90％以上的收集效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于净化处理领域，尤其涉及一种利用高压电场分离的方式去除空气中细颗粒物的方法。
技术介绍
近来，由于各种工业烟尘排放量过高，加上社会中汽车拥有数量增长迅速，导致空气污染日益增长，周围环境的空气质量迅速降低，雾霾天气数量增长明显，使得室内空气过滤、净化装置的应用市场日益增长。作为室内或汽车空间中空气尘埃的吸附、清洁、净化装置，现在已经有各种室内或车载空气净化装置获得使用，各种空气净化器被广泛应用在宾馆、商务写字楼、机场候机厅、车厢、机舱等各种需要空气净化，保证人体健康的场合。目前市场上绝大部分的空气净化器所采用的技术方案主要有采用静电除尘模式和机械过滤模式两大类，部分空气净化器还利用紫外光催化二氧化钛消毒净化空气。前者，例如授权公告日：2000年8月9日，授权公告号为CN2391120Y的实用新型中公开的“空调室内机的高压静电除尘装置”，其在装有高压静电发生器的基座框架两端的架槽里，活动嵌装有集尘栅架。该栅架内设有若干条平行的高压放电极线，集尘格板和低压边框电极，三者分别与该框架上的高压电极板，接地线柱和低压电极活动相接，构成拆卸方便的，有利于维护清洗的集尘、除尘装置。后者，例如公开日为2013年11月13日，公开号为CN103388868A的专利技术专利申请中公开的“换气装置及包括该换气装置的空调器”，其换气装置包括：壳体，具有壳体室内接口和壳体室外接口；以及过滤盒，固定设置在壳体内部，过滤盒具有过滤腔进风口以及过滤腔出风口，过滤腔进风口处设置有HEPA过滤网。采用该技术方案的换气装置及包括该换气装置的空调器，主要利用过滤网过滤细微颗粒，通过在过滤盒的过滤腔进风口处设置HEPA过滤网，使空气中的杂质颗粒被HEPA过滤网阻挡，保证了向室内输入的是过滤掉对人体有害的颗粒的新鲜空气，使室内空气健康清新。但是，前者的技术方案只能去除空气中较大的粉尘颗粒，对于颗粒直径小于10微米的超细微颗粒由于存在“穿越窗口”(由于微小颗粒难以荷电，且捕获的静电力弱)，使得其对于直径小于10微米的颗粒物基本没有去除效果，捕集效率大幅度降低。而后者采用过滤方法带来的副作用是过滤网的过滤阻力较大，过滤器运行一段时间之后，空气过滤器的阻力就会达到其终阻力，这时就需要更换滤芯了，否则其过滤机能就会下降，达不到应起的作用，甚至会影响系统的正常运行，从而导致了其使用成本较高，在使用过程中存在“二次污染”的问题；从另一方面来说，采用过滤器要达到能滤除空气中细微颗粒的程度，其滤网的空气阻力(即俗称的“风阻”)会达到十分巨大的程度，使得整个过滤装置的过滤工作效率十分低下，而且其能源消耗非常高，无法形成实用、经济的家用空气清洁产品。此外，现有的空气净化装置多采用紫外线作为消毒手段，而紫外光一旦泄露，则对人眼及皮肤存在伤害。细颗粒物又称细粒或细颗粒，是指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也称PM2.5、可入肺颗粒物。2013年2月，全国科学技术名词审定委员会将PM2.5的中文名称命名为细颗粒物。细颗粒物的化学成分主要包括有机碳(OC)、元素碳(EC)、硝酸盐、硫酸盐、铵盐、钠盐(Na+)等。与较大粒径的空气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有毒、有害物质，且在空气中的停留时间长，输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。公告日授权公告日为2012年11月14日，授权公告号为CN102179305B的中国专利技术专利中，公开了“一种电除尘装置”，其包括：多级除尘器，其所述多级除尘器中至少包括细颗粒除尘器，所述细颗粒除尘器包括：多个极板；和位于所述相邻两个极板间的多个金属丝网和多个高压极线，所述多个金属丝网和多个高压极线按照预定间隔交替分布。该技术方案可以通过电晕风和摩擦增强微粒的荷电几率，并利用电晕风的加减速作用和颗粒在细密网格间的布朗运动增强惯性捕获，较小的网格间隙也可使静电力捕捉加强。因此该技术方案在多种作用下可大大提高电除尘装置对可吸入颗粒物尤其是微纳米级颗粒物的脱除效率。公开日为2012年8月15日，公开号为CN 102631989A的专利技术专利申请中，公开了“一种微尘电除尘器”，其包括依次连通的凝并区、导流区和膜式静电除尘区，凝并区与常规电除尘系统导通，设置有等间隔的多个收尘板，形成与微尘方向一致的多个微尘通道，同一个微尘通道内设置有垂直于微尘方向且极性相同的放电极，相邻的微尘通道内放电极的极性相反，使通过该区的微尘带上不同的电荷；导流区与凝并区连通，设置有多个垂直于微尘方向的导流板，导流板的侧面朝向微尘方向，使得带不同电荷的微尘在该区凝并；膜式静电除尘区与导流区连通，设置有多个等间隔的收尘膜，形成与微尘方向一致的多个荷电微尘通道，每个荷电微尘通道内均设置有多个阴极放电极，使凝并后的荷电微尘在该区被收尘膜捕捉。上述两技术方案虽然提出了针对可吸入颗粒物，尤其是微纳米级颗粒物的“去除”问题，并给出了相应的解决方案，但是其均是针对工业化生产过程中的除尘问题，侧重的是对工业生产过程中所排出烟气中所含灰尘(即通常所说的高比电阻粉尘)的处理和去除。理论上，尘埃粒子从荷电到移动到集尘板需要2～4秒时间，若风速为1米/秒时，集尘板通道长度需要2～4米，如风速为2米/秒时，集尘板通道长度需要4～8米，故为了取得较好的除尘效果，其装置需要的占用空间较大(相对于家用电器或家居空间的尺寸范围而言)，无法适用于室内空气净化领域。家居环境是家庭团聚、休息、学习和家务劳动的人为小环境。如何使得在家居环境中，也能够采用静电除尘技术，对室内空间空气中的PM2.5进行去除，是现有家用空调或空气净化装置设计中急待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法，其将电晕放电、低温等离子体等多种除尘模式复合为一体，应用于室内或车载空气净化器，解决了现有家用空气净化器“风阻”过大和“二次污染”的问题，既可实现在家居空间尺寸范围内去除空气中PM2.5颗粒的目的，还可对空气进行消毒，避免了紫外光辐射的泄漏伤害问题。本专利技术的技术方案是：提供一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法，包括采用静电来捕集和去除空气中的颗粒物，其特征是所述在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法包括下列步骤：1)设置一空气通道，用于对被抽进通道中的待处理空气进行流动过程中的净化处理；2)在空气通道中，沿待处理空气的气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法，包括采用静电来捕集和去除空气中的颗粒物，其特征是所述的去除方法包括下列步骤：1)设置一空气通道，用于对被抽进通道中的待处理空气进行流动过程中的净化处理；2)在空气通道中，沿待处理空气的气体流动方向，依次设置正、负高压脉冲荷电区，交变电场下的静电凝并区，尘粒收集区，等离子体消毒区和负离子区；3)在所述的正、负高压脉冲荷电区，设置第一至第三接地板电极，所述第一至第三接地板电极的纵向轴平行，位置并列，将所述的空气通道分为并行排列的正高压脉冲荷电区和负高压脉冲荷电区，在第一、第二接地板电极之间和第二、第三接地板电极之间，分别设置正、负线状电晕放电极；对所述的正、负线状电晕放电极分别施加输出波形为窄方波的正、负高压窄脉冲电源；所述正、负高压窄脉冲的电压值为3KV～50KV，所述窄脉冲的宽度为0.1ms～1ms；4)在所述的交变电场下的静电凝并区，设置纵向轴平行，位置并列的第四、第五接地板电极，在所述的第四、第五接地板电极之间，设置第三线状电晕放电极；对所述的第三线状电晕放电极施加交流高压电源或脉冲交流高压电源；所述交流高压电源或脉冲交流高压电源的电压值为3KV～50KV，频率为1Hz～1MHz；5)在所述的尘粒收集区，设置纵向轴平行，位置并列的第六、第七接地板电极，在所述的第六、第七接地板电极之间，设置第四线状电晕放电极；对所述的第四线状电晕放电极施加负直流高压电源；所述负直流高压电源的电压值为3000～－30KV，电流值为0.1～10mA；6)在所述的等离子体消毒区，采用纵向轴平行，位置并列，两两成对的模式设置数组接地电极板组，在所述两个接地电极板的相对面上，覆盖设置有厚度小于5mm的绝缘板；所述绝缘板的表面粗糙度Ra＜10μm，其平面尺寸大于所述接地极板的平面尺寸；在每两个接地电极板之间，分别设置第五线状电晕放电极；对所述的第五线状电晕放电极施加高压交流电源或脉冲交流电源；其所述高压交流电源或脉冲交流电源的电压值为3KV～50KV，频率为50～ 500KHz，所述的高压交流或脉冲交流可在其放电空间产生107/cm3以上的正负离子；7)在所述的负离子区，设置一导电碳纤维网作为电极，所述的导电碳纤维网与所述待处理气体的流动方向相垂直设置，沿空气流动方向，在紧贴所述导电碳纤维网的后方，放置至少一组陶瓷电热管；对所述的导电碳纤维网施加负直流次高压或负直流脉冲高压；所述负直流次高压或负直流脉冲高压，其电压范围小于3000V，电流小于1mA；负离子产生量每秒大于107；所述陶瓷电热管的加热温度控制范围为60～300℃。8)将待净化的空气通过引风装置吸入所述的空气通道，空气通道中的风速小于0.8m/s；9)在所述的正、负高压脉冲荷电区，待净化的空气被分成两股，分别被引入并行排列的正、负相间的微粒荷电区，使两股空气中的微粒分别携带上正、负电荷，形成荷电微粒，其空间离子浓度大于107/cm3；10)当两股分别携带有正电荷、负电荷的荷电微粒进入到所述的交变电场下的静电凝并区时，两股空气被合并成一股，在交流高压或脉冲交流高压场的作用下，所述的正、负荷电微粒相互运动碰撞，凝聚为粒径为10μm～90μm的较大颗粒；此时，空气中粒径＜10μm的细微颗粒又会与上述已凝并的大颗粒继续凝并、增大，使得粒径＜10μm的细微粉尘更易于被补集或捕集。11)当凝聚为粒径10μm—90μm的较大颗粒的微尘通过所述的尘粒收集区时，在负直流高压场的作用下，被收集到接地集尘板上，实现空气中微小颗粒的净化；12)在所述的等离子体消毒区，该区所产生的高能粒子、活性粒子将灭杀细菌、病毒并分解有害气体，使待净化的空气得到消毒净化；13)在所述的负离子区，产生对人体有益的负氧离子，又能控制臭氧、氮氧化合物产生量，使其远低于安全标准值；14)通过上述步骤和方法，实现在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除，同时实现对空气的净化、消毒。...

【技术特征摘要】
1.一种在家居环境条件下对空气中细颗粒物的去除方法，包括采用静电来捕集和去除空气中的颗粒物，其特征是所述的去除方法包括下列步骤：
1)设置一空气通道，用于对被抽进通道中的待处理空气进行流动过程中的净化处理；
2)在空气通道中，沿待处理空气的气体流动方向，依次设置正、负高压脉冲荷电区，交变电场下的静电凝并区，尘粒收集区，等离子体消毒区和负离子区；
3)在所述的正、负高压脉冲荷电区，设置第一至第三接地板电极，所述第一至第三接地板电极的纵向轴平行，位置并列，将所述的空气通道分为并行排列的正高压脉冲荷电区和负高压脉冲荷电区，在第一、第二接地板电极之间和第二、第三接地板电极之间，分别设置正、负线状电晕放电极；
对所述的正、负线状电晕放电极分别施加输出波形为窄方波的正、负高压窄脉冲电源；
所述正、负高压窄脉冲的电压值为3KV～50KV，所述窄脉冲的宽度为0.1ms～1ms；
4)在所述的交变电场下的静电凝并区，设置纵向轴平行，位置并列的第四、第五接地板电极，在所述的第四、第五接地板电极之间，设置第三线状电晕放电极；
对所述的第三线状电晕放电极施加交流高压电源或脉冲交流高压电源；
所述交流高压电源或脉冲交流高压电源的电压值为3KV～50KV，频率为1Hz～1MHz；
5)在所述的尘粒收集区，设置纵向轴平行，位置并列的第六、第七接地板电极，在所述的第六、第七接地板电极之间，设置第四线状电晕放电极；
对所述的第四线状电晕放电极施加负直流高压电源；
所述负直流高压电源的电压值为3000～－30KV，电流值为0.1～10mA；
6)在所述的等离子体消毒区，采用纵向轴平行，位置并列，两两成对的模式设置数组接地电极板组，在所述两个接地电极板的相对面上，覆盖设置有厚度小于5mm的绝缘板；所述绝缘板的表面粗糙度Ra＜10μm，其平面尺寸大于所述接地极板的平面尺寸；在每两个接地电极板之间，分别设置第五线状电晕放电极；
对所述的第五线状电晕放电极施加高压交流电源或脉冲交流电源；
其所述高压交流电源或脉冲交流电源的电压值为3KV～50KV，频率为50～ 500KHz，所述的高压交流或脉冲交流可在其放电空间产生107/cm3以上的正负离子；
7)在所述的负离子区，设置一导电碳纤维网作为电极，所述的导电碳纤维网与所述待处理气体的流动方向相垂直设置，沿空气流动方向，在紧贴所述导电碳纤维网的后方，放置至少一组陶瓷电热管；
对所述的导电碳纤维网施加负直流次高压或负直流脉冲高压；
所述负直流次高压或负直流脉冲高压，其电压范围小于3000V，电流小于1mA；负离子产生量每秒大于107；
所述陶瓷电热管的加热温度控制范围为60～300℃。
8)将待净化的空气通过引风装置吸入所述的空气通道，空气通道中的风速小于0.8m/s；
9)在所述的正、负高压脉冲荷电区，待净化的空气被分成两股，分别被引入并行排列的正、负相间的微粒荷电区，使两股空气中的微粒分别携带上正、负电荷，形成荷电微粒，其空间离子浓度大于107/cm3；
10)当两股分别携带有正电荷、负电荷的荷电微粒进入到所述的交变电场下的静电凝并区时，两股空气被合并成一股，在交流高压或脉冲交流高压场的作用下，所述的正、负荷电微粒相互运动碰撞，凝聚为粒径为10μm～90μm的较大颗粒；此时，空气中粒径＜10μm的细微颗粒又会与上述已凝并的大颗粒继续凝并、增大，使得粒径＜10μm的细微粉尘更易于被补集或捕集。
11)当凝聚为粒径10μm—90μm的较大颗粒的微尘通过所述的尘粒收集区时，在负直流高压场的作用下，被收集到接地集尘板上，实现空气中微小颗粒的净化；
12)在所述的等离子体消毒区，该区所产生的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙卫星，李鹏，
申请(专利权)人：上海安平静电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31