CN107029527A - 一种装修空间异味净化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装修空间异味净化方法及装置，属于空气净化技术领域。本发明的装修空间异味净化方法，其净化过程为：装修空间的异味气体进入低温等离子体反应器内处理后进入光催化反应器，等离子体反应器产生的紫外线和副产物臭氧可以强化光催化降解污染物和中间产物的过程，残余的臭氧和氮氧化物等副产物经高效臭氧分解催化剂进行去除，同时通过活性炭层对装修空间异味进行补充净化后与负离子一起排到室内。本发明不仅可以对新装修的室内空间异味气体进行有效处理，还可以充分利用低温等离子体产生的紫外线和臭氧强化光催化降解有机污染物和中间产物，两种工艺优势互补，可以加强能量的利用率，同时释放负离子主动净化室内空气环境。
Description
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种装修空间异味净化方法及装置。
背景技术
装修后的室内空气中存在多种挥发性有机物，其中甲醛和苯等为致癌物质，这些物质的嗅阈值较低，是室内的异味主要来源。装修完的室内空气污染程度严重，且挥发性有机物的释放周期长，所以为了保障室内活动人员的身体健康，装修空间异味亟需得到处理。
低温等离子体应用于室内净化领域，尤其是应用于挥发性有机物的处理，具有净化效率高、操作维护方便、投资运行费用低等诸多优点。但是低温等离子体的高压放电端会产生较多的副产物臭氧和氮氧化物，这些副产物会对人体的心血管系统、中枢神经系统和呼吸系统等造成严重伤害。此外低温等离子体处理有机物不完全时，还会产生对人体影响更大的中间产物，从而对低温等离子体装置的实际应用推广造成了一定的影响。因此，在保证高效去除室内装修产生的挥发性有机物的同时，实现臭氧等副产物及由于有机物去除不完全产生的对人体影响更大的中间产物的有效处理也至关重要。
经检索，关于利用低温等离子体对商业空间污浊空气进行处理，并对其处理过程中产生的臭氧等副产物进行分解处理的专利报道已有相关公开。
如，中国专利CN2843470Y公开了一种室内空气净化器，该净化器采用活性炭滤芯对低温等离子体产生的副产物臭氧进行吸附，但活性炭吸附臭氧的能力有限，很容易吸附饱和，且吸附过程会放出大量的热，造成活性炭快速磨损，可燃的活性炭与强氧化性的臭氧有发生燃烧爆炸的风险。又如，中国专利CN104776502A公开了一种商业空间空气净化工艺及其装置，该申请案的净化工艺为：利用高能电子产生的等离子活性基团的强裂解氧化能力对废气中的VOCs、异味物质、细菌进行净化，使其最终转化为包括CO2和H2O的无污染物质；利用臭氧拦截分解装置处理副产物臭氧，残余的臭氧在臭氧拦截分解装置中被碳纤维吸附拦截后，经碳纤维上载有的催化剂分解，转化为O2。该申请案采用低温等离子体工艺对商业空间的污浊空气进行有效净化，同时对副产物臭氧进行了处理，但该申请案并不能对有机物降解后的中间产物，如甲醛降解的中间产物甲酸，乙醛降解的中间产物乙酸，苯降解的中间产物丙烯醛和呋喃以及甲苯降解的中间产物苯和苯甲醛等进行有效处理。这些净化不完全的中间产物也会对人体健康产生不良影响，且碳纤维负载催化剂后，微孔减少，难以高效的吸附中间产物，因而限制了其在商业空间的推广应用。
目前针对室内的异味处理，采用低温等离子体结合光催化技术以消除中间产物，提升净化效果是一种可行的方式。如，中国专利CN205412680U公开了一种空气净化装置，该净化装置将低温等离子体与光催化联合使用，提高了废气的净化效率。该申请案利用紫外光处理残余的副产物臭氧和氮氧化物，但是该申请案中紫外灯管本身就会产生臭氧和氮氧化物等副产物，并不能有效去除臭氧，甚至可能会使副产物的浓度更高，从而限制其在有人室内空间的使用。
中国专利CN104043320A公开了一种光催化等离子体结合超声波处理室内空气污染的方法，该申请案利用等离子发生器工作过程中产生的频谱较宽的紫外光作为光催化的驱动光源，同时采用二氧化锰催化剂处理副产物臭氧和氮氧化物。但是低温等离子体产生的紫外光光强度较弱，无法透过光催化层，仅以其作为光源无法保证光催化净化效果，难以对低温等离子处理后的中间产物进行有效处理，且该方法较为复杂，难以进行推广应用。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服采用现有技术处理装修空间异味时存在净化效率不高、污染物分解不完全，且易存在中间产物和副产物的不足，提供了一种装修空间异味净化方法及装置。采用本发明的技术方案能够有效去除装修空间的异味，净化效率较高，且同时能够对产生的中间产物和副产物进行有效处理。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种装修空间异味净化装置，包括箱体、净化系统和电控系统，其中，所述箱体的下部设有进风口，其上部设有出风口，该箱体的内部设有净化系统，该净化系统包括自下而上依次设置的低温等离子体反应器、光催化反应器、臭氧分解催化层、活性炭层、风机和负离子发生器，所述的电控系统用于对净化装置的运行进行控制。
更进一步的，所述净化装置的进风口和出风口均采用格栅结构，且进风口格栅和出风口格栅均设置为四周环绕型。
更进一步的，所述进风口处设有尼龙过滤网，所述出风口格栅采用ABS塑料、PP塑料或者PVC塑料材质。
更进一步的，所述的光催化反应器由两层光催化层及位于光催化层之间的紫外灯管组成，所述风机配有变频器。
更进一步的，该装置的进出风口均安装有异味气体传感器，该异味气体传感器、与紫外灯管匹配的镇流器、低温等离子体反应器的电源、风机的变频器及负离子发生器的高压发生器均与电控系统相连。
更进一步的，所述箱体底部设有万向轮，负离子发生器的放电电极材料为富勒烯。
本发明的一种装修空间异味净化方法，采用所述装修空间异味净化装置对装修空间的异味进行净化处理，其步骤为：
(1)装修空间的异味气体在风机的作用下进入低温等离子体反应器中，在高能电子和活性基团的作用下被裂解成CO2和H2O等小分子物质；
(2)经过低温等离子体初步裂解的气体经过光催化反应器，在紫外光的作用下将未裂解完全的中间产物进一步分解为无害物质，同时等离子体反应器产生的紫外线和副产物臭氧可以强化光催化降解污染物和中间产物的过程，使得污染物和中间产物在极短时间内彻底净化，同时臭氧浓度降低；
(3)经过光催化反应器的气体进一步经过臭氧分解催化层，将反应残余的臭氧进行高效去除；
(4)经过臭氧分解催化层的气体进一步经过活性炭层，对排气进行进一步净化处理；也可以在净化装置关闭等离子体和光催化反应器时，起到补充净化的作用；
(5)在风机的作用下，处理后的气体将负离子发生器产生的高浓度负离子通过出风口送至室内空间各个角落，沉降颗粒物，起到主动净化的作用。
更进一步的，所述光催化层由改性二氧化钛负载在活性炭、泡沫镍或者蜂窝陶瓷基材上构成，所述紫外灯管的发光波长为254纳米。
更进一步的，所述低温等离子体反应器为电晕放电或介质阻挡放电形式，所述臭氧分解催化层中的催化剂成分为锰、铜、镍和钴的氧化物，活性炭层中的活性炭为比表面积较大的椰壳活性炭。
更进一步的，对室内空气进行处理时，通过进风口设置的异味气体传感器对进风口的污染气体浓度进行监测，当污染气体浓度较高时，通过电控系统控制装置满负荷运行，按照步骤(1)-(5)对污染气体进行净化处理；当进风口污染气体浓度较低时，将信号反馈给电控系统，通过变频器调节风机风量，以节约能源；当进风口污染气体浓度极低时，通过电控系统控制关闭等离子体反应器和紫外光源，并减小风机风量，主要通过活性炭层净化气体。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种装修空间异味净化装置，低温等离子体反应器主要用于对污染气体中的异味气体进行分解净化，光催化反应器主要用于对等离子体处理过程中分解不完全的中间产物进行光催化处理，而低温等离子体处理过程中产生的紫外线和副产物臭氧能够有效强化光催化对有机污染物和中间产物的净化效率。即本发明通过低温等离子体和光催化的协同净化过程，充分利用了紫外线和副产物臭氧，提高了净化效率和能量利用效率，有利于减少设备体积，降低能耗，同时降低了后续处理臭氧的负荷，通过臭氧分解催化层的作用可以对残余的少量副产物臭氧和氮氧化物进行彻底净化，且在使用期内无需更换。
(2)本发明的一种装修空间异味净化装置，利用活性炭层的设置可以起到进一步净化异味气体的作用，由于前段各个工艺已将异味气体、中间产物和副产物进行了全面净化，分解为小分子物质，小分子物质可以自由通过活性炭，因而活性炭的使用寿命较长。
(3)本发明的一种装修空间异味净化装置，在出风口的内部设有负离子发生器，富勒烯负离子发生器产生的负离子可以随同净化后的气体一起进入室内空间，从而可以对整个装修空间进行主动净化，沉降室内空间的颗粒物，同时起到清新空气、提升舒适度的作用。
(4)本发明的一种装修空间异味净化装置，所述净化装置的进风口和出风口均采用格栅结构，且进风口格栅和出风口格栅均设置为四周环绕型，从而可以实现大风量低风速运行，噪音较低，人体舒适度较高。上述进风口处设有尼龙过滤网，用以去除大颗粒物质，保证后续净化单元的正常运行；所述出风口格栅采用ABS塑料、PP塑料或者PVC塑料材质，从而可以有效减少负离子在装置内的湮灭。
(5)本发明的一种装修空间异味净化装置，该装置的进出风口均安装有异味气体传感器，该异味气体传感器、与紫外灯管匹配的镇流器、低温等离子体反应器的电源、风机的变频器及负离子发生器的高压发生器均与电控系统相连。通过进出风口异味气体传感器的设置可以对气体的净化效果进行监测，同时可以根据进风口处污染气体的浓度智能控制装置的运行模式，当监测到进风口污染气体浓度较高时，装置满负荷运行，快速的将室内污染物浓度降低到较低的水平；监测到进风口污染气体浓度较低时，将信号反馈给电控系统(中央控制系统)，通过变频器调节风机风量，以节约能源；当进风口污染气体浓度极低时，电控系统关闭低温等离子体反应器和紫外光源，净化装置以较低的风量运行，活性炭起到核心净化作用，从而能够有效保证气体的净化效果，并有利于减少能源消耗。该装置运行模式的具体选择由污染物浓度的具体设定值决定。
(6)本发明的一种装修空间异味净化方法，利用本发明的装修空间异味净化装置对气体进行组合净化处理，通过各处理工序的相互配合及协调作用，从而可以高效的将装修空间异味彻底净化，并能有效防止副产物及中间产物对净化效果的影响。同时，本发明还可以根据待处理气体中污染物的浓度选择不同处理模式，从而在保证处理效果的基础上有利于节约能源。
附图说明
图1为本发明的一种装修空间异味净化方法的工艺流程图；
图2为本发明的一种装修空间异味净化装置的结构示意图。
图中：1、箱体；2、进风口格栅；3、低温等离子体反应器；4、光催化层；5、紫外灯管；6、臭氧分解催化层；7、活性炭层；8、风机；9、负离子发生器；10、出风口格栅；11、电控箱；12、万向轮。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，现结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。
实施例1
如图2所示，本实施例的一种装修空间异味净化装置，包括箱体1、净化系统和电控系统。其中，所述箱体1的下部设有进风口，其上部设有出风口，该箱体1的内部设有净化系统，该净化系统包括自下而上依次设置的低温等离子体反应器3、光催化反应器、臭氧分解催化层6、活性炭层7、风机8和负离子发生器9。本实施例的光催化反应器由两层光催化层4及位于光催化层4之间的紫外灯管5组成，所述的电控系统用于对净化装置的运行进行控制。
如图1所示，采用本实施例的装修空间异味净化装置对装修空间异味进行净化处理时，其具体过程如下：
(1)装修空间的异味气体在风机8的作用下首先进入低温等离子体反应器3中，通过高压放电，反应器内产生大量的高能电子、羟基自由基和臭氧等活性粒子，与异味气体发生作用，从而使得异味气体在高能电子和活性基团的作用下被裂解成CO2和H2O等小分子物质。
(2)经过低温等离子体初步裂解的气体进入光催化反应器，在紫外光的作用下将未裂解完全的中间产物进一步分解为无害物质，同时等离子体反应器3产生的紫外线和副产物臭氧用于强化光催化降解污染物和中间产物的过程，从而能够提高能量利用效率和中间产物处理效果，使得污染物和中间产物在极短时间内彻底净化，同时臭氧浓度降低。
(3)经过光催化反应器的气体进一步经过臭氧分解催化层6，将反应残余的臭氧进行高效去除。
(4)经过臭氧分解催化层6的气体进一步经过活性炭层7，可以起到对排气的进一步净化，也可以在净化装置关闭等离子体和光催化反应器时，起到补充净化的作用。
(5)在风机8的作用下，处理后的气体将负离子发生器9产生的高浓度负离子通过出风口送至室内空间各个角落，沉降颗粒物，起到主动净化的作用。
本实施例中低温等离子体反应器3主要用于对装修空间的异味气体进行分解净化，光催化反应器主要用于对等离子体处理过程中分解不完全的中间产物进行光催化处理，而低温等离子体处理过程中产生的紫外线和副产物臭氧能够有效强化光催化对有机污染物和中间产物的净化效率。即通过低温等离子体和光催化的协同净化过程，充分利用了紫外线和副产物臭氧，可以对未被彻底净化的异味气体和低温等离子体反应器3处理后的中间产物进行有效处理，有利于提高光催化体系中的光电效率，产生更多的活性基团，从而提高了净化效率和能量利用效率，有利于减少设备体积，降低能耗，同时降低了后续处理臭氧的负荷。臭氧分解催化层6填充全活性组分臭氧分解催化剂，通过臭氧分解催化层6的作用即可以对残余的少量副产物臭氧和氮氧化物进行彻底净化，且在使用期内无需更换。
本实施例通过臭氧分解催化剂层6后端活性炭层7的设置可以起到进一步净化异味气体的作用，由于前段各个工艺已将异味气体、中间产物和副产物进行了全面净化，分解为小分子物质，小分子物质可以自由通过活性炭，因而活性炭的使用寿命较长。在出风口的内部设有负离子发生器，负离子发生器产生的负离子可以随同净化后的气体一起进入室内空间，从而可以对整个装修空间进行主动净化，沉降室内空间的颗粒物，同时起到清新空气、提升舒适度的作用。
实施例2
如图2所示，本实施例的一种装修空间异味净化装置，包括箱体1、净化系统和电控系统。其中，所述箱体1底部设有万向轮12，箱体1的下部设有进风口，其上部设有出风口，所述进风口处设有尼龙过滤网，从而可以有效去除大颗粒物质，保证后续净化单元的正常运行。上述箱体1的内部设有净化系统，该净化系统包括自下而上依次设置的低温等离子体反应器3、光催化反应器、臭氧分解催化层6、活性炭层7、风机8和负离子发生器9，通过电控系统对净化装置的运行进行控制。
其中，所述低温等离子体反应器3为电晕放电或者为介质阻挡放电形式，并配有高压电源。光催化反应器由两层光催化层4及位于光催化层4之间的数根紫外灯管5组成，上述光催化层4为改性二氧化钛负载在活性炭、泡沫镍或者蜂窝陶瓷基材上，紫外灯管5产生的紫外线波长为254纳米，且紫外灯管5配有镇流器。所述臭氧分解催化剂成分为锰、铜、镍和钴的氧化物，活性炭为比表面积较大的椰壳活性炭。所述负离子发生器的放电电极材料为富勒烯，从而可以有效避免臭氧的产生；所述风机8配有变频器，从而可以根据需要调节净化装置的风量。本实施例中进风口和出风口均采用格栅结构，且进风口格栅2和出风口格栅10均设置为四周环绕型，从而可以净化室内各个方位的异味气体，实现大风量低风速运行，噪音较低，人体舒适度较高。所述出风口格栅10采用ABS塑料、PP塑料或者PVC塑料材质，装置中其它未注明材质为304不锈钢。本实施例中采用ABS塑料，从而可以有效减少负离子在装置内的湮灭。
实施例3
如图2所示，本实施例的一种装修空间异味净化装置，其结构基本同实施例2，其区别主要在于：该净化装置的进出风口均安装有异味气体传感器，该异味气体传感器、与紫外灯管5匹配的镇流器、低温等离子体反应器3的电源、风机8的变频器及负离子发生器9的高压发生器均与电控系统相连，并一起嵌入在箱体内部的电控箱11中。
通过进出风口异味气体传感器的设置可以对气体的净化效果进行监测，同时可以根据进风口处污染气体的浓度智能控制装置的运行模式。当监测到进风口污染气体浓度较高时，装置满负荷运行，其对装修空间异味气体的净化过程同实施例1，从而可以快速的将室内污染物浓度降低到较低的水平。监测到进风口污染气体浓度较低时，将信号反馈给电控系统(中央控制系统)，通过变频器调节风机8风量，以节约能源。当进风口污染气体浓度极低时，电控系统关闭低温等离子体反应器3和紫外光源，净化装置以较低的风量运行，活性炭起到核心净化作用，即其处理过程省去实施例1中的步骤(1)、(2)，从而能够有效保证气体的净化效果，并有利于减少能源消耗。该装置运行模式的具体选择由污染物浓度的具体设定值决定。
采用本实施例的装置可以对装修空间异味气体进行组合净化处理，通过各处理工序的相互配合及协调作用，可以高效的将装修空间异味彻底净化，并防止副产物及中间产物对环境和人类健康的影响。采用本实施例的装置还可以根据实际需要选择不同的气体处理模式，在保证气体处理效果的同时，有利于节约能源。
采用本发明的装修空间异味净化装置对异味气体进行处理时，装修空间的异味气体在风机的作用下进入低温等离子体反应器中，在高能电子和活性基团的作用下被裂解成CO2和H2O等小分子物质后，进入光催化反应器，未裂解完全的中间产物进一步被分解为无害物质，等离子体反应器产生的紫外线和副产物臭氧可以强化光催化降解污染物和中间产物的过程，残余的臭氧和氮氧化物等副产物经高效臭氧分解催化剂进行去除，臭氧分解催化剂后端装有活性炭吸附装置起到对装修空间异味补充净化的作用，活性炭吸附装置后端装有富勒烯负离子发生装置，用以沉降室内颗粒物。本发明不仅可以对新装修的室内空间异味气体进行有效处理，还可以充分利用低温等离子体产生的紫外线和臭氧强化光催化降解有机污染物和中间产物，两种工艺优势互补，可以加强能量的利用率，同时释放负离子主动净化室内空气环境。
综上所述，本发明利用低温等离子技术产生的紫外光及臭氧对中间产物的光催化过程进行强化，从而能够对低温等离子技术中产生的中间产物进行有效处理，同时利用臭氧分解催化剂对光催化副产物进行有效处理，即实现了副产物与中间产物的同时去除。此外，本发明通过活性炭吸附装置与负离子发生装置的设置，从而能够根据不同环境选择不同的运行模式，在保证空间异味净化效果的基础上，能够有效降低成本、节约资源。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种装修空间异味净化装置，其特征在于：包括箱体(1)、净化系统和电控系统，其中，所述箱体(1)的下部设有进风口，其上部设有出风口，该箱体(1)的内部设有净化系统，该净化系统包括自下而上依次设置的低温等离子体反应器(3)、光催化反应器、臭氧分解催化层(6)、活性炭层(7)、风机(8)和负离子发生器(9)，所述的电控系统用于对净化装置的运行进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种装修空间异味净化装置，其特征在于：所述净化装置的进风口和出风口均采用格栅结构，且进风口格栅(2)和出风口格栅(10)均设置为四周环绕型。
3.根据权利要求2所述的一种装修空间异味净化装置，其特征在于：所述进风口处设有尼龙过滤网，所述出风口格栅(10)采用ABS塑料、PP塑料或者PVC塑料材质。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种装修空间异味净化装置，其特征在于：所述的光催化反应器由两层光催化层(4)及位于光催化层(4)之间的紫外灯管(5)组成，所述风机(8)配有变频器。
5.根据权利要求4所述的一种装修空间异味净化装置，其特征在于：该装置的进出风口均安装有异味气体传感器，该异味气体传感器、与紫外灯管(5)匹配的镇流器、低温等离子体反应器(3)的电源、风机(8)的变频器及负离子发生器(9)的高压发生器均与电控系统相连。
6.根据权利要求5所述的一种装修空间异味净化装置，其特征在于：所述箱体(1)底部设有万向轮(12)，负离子发生器(9)的放电电极材料为富勒烯。
7.一种装修空间异味净化方法，其特征在于：采用权利要求1-6中任一项所述的装置对装修空间的异味进行净化处理，其步骤为：
(1)装修空间的异味气体在风机(8)的作用下进入低温等离子体反应器(3)中，在高能电子和活性基团的作用下被裂解成CO2和H2O等小分子物质；
(2)经过低温等离子体初步裂解的气体经过光催化反应器，在紫外光的作用下将未裂解完全的中间产物进一步分解为无害物质，同时等离子体反应器(3)产生的紫外线和副产物臭氧用于强化光催化降解污染物和中间产物的过程；
(3)经过光催化反应器的气体进一步经过臭氧分解催化层(6)，将反应残余的臭氧进行高效去除；
(4)经过臭氧分解催化层(6)的气体进一步经过活性炭层(7)，对排气进行进一步净化处理；
(5)在风机(8)的作用下，处理后的气体将负离子发生器(9)产生的高浓度负离子通过出风口送至室内空间各个角落，沉降颗粒物，起到主动净化的作用。
8.根据权利要求7所述的一种装修空间异味净化方法，其特征在于：所述光催化层(4)由改性二氧化钛负载在活性炭、泡沫镍或者蜂窝陶瓷基材上构成，所述紫外灯管(5)的发光波长为254纳米。
9.根据权利要求7或8所述的一种装修空间异味净化方法，其特征在于：所述低温等离子体反应器(3)为电晕放电或介质阻挡放电形式，所述臭氧分解催化层(6)中的催化剂成分为锰、铜、镍和钴的氧化物，活性炭层(7)中的活性炭为椰壳活性炭。
10.根据权利要求7所述的一种装修空间异味净化方法，其特征在于：对室内空气进行处理时，通过进风口设置的异味气体传感器对进风口的污染气体浓度进行监测，当污染气体浓度较高时，通过电控系统控制装置满负荷运行，按照步骤(1)-(5)对污染气体进行净化处理；当进风口污染气体浓度较低时，将信号反馈给电控系统，通过变频器调节风机(8)风量，以节约能源；当进风口污染气体浓度极低时，通过电控系统控制关闭等离子体反应器(3)和紫外光源，并减小风机(8)风量，主要通过活性炭层(7)净化气体。
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