本發(fā)明屬于揮發(fā)性有機污染物VOCs的吸附處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置。

背景技術(shù)：

室內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機化合物、微生物是呼吸道疾病和外傷感染的重要元兇，空氣中的可吸入顆粒物也是呼吸道疾病的致病和傳播的重要途徑。而且，目前房屋裝修所用的裝修材料釋放的苯、甲醛等揮發(fā)性有機氣體對人體的毒害十分嚴重。因此，通過空氣凈化消毒，特別是公共室內(nèi)的空氣凈化消毒，對于預(yù)防各種疾病的傳播，提高人們的生活環(huán)境質(zhì)量具有十分重要的意義。而室內(nèi)空氣的凈化可以通過室內(nèi)外空氣的對流和交換來完成，但在空氣流通不好的室內(nèi)，空氣的凈化需要借助空氣凈化器來完成。

為解決揮發(fā)性有機污染物VOCs的危害，上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文《負載型雙金屬復(fù)合氧化物臭氧輔助催化降解低濃度甲醛的性能研究》第三章“Co-MnOx/ZSM-5催化臭氧化降解低濃度甲醛”中提及使用硝酸鈷和硝酸錳摩爾比1:1配比，加入質(zhì)量比5％ZSM-5分子篩負載于蜂窩陶瓷上500℃燒制成的催化板，配合約10mg/h兩小時3m³密閉艙臭氧累計量2290ppb的臭氧產(chǎn)生量，60m³/h風(fēng)量，兩小時3m³密閉艙室內(nèi)將初始濃度1.07ppm的甲醛降至0.44ppm，臭氧濃度在60ppb左右。以及上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文《等離子體耦合催化去除揮發(fā)性有機物的研究》第五章“符合金屬氧化物耦合高壓靜電場去除室內(nèi)VOCs的實驗研究”中提及321ppb臭氧配合硝酸鈷和硝酸錳Co/Mn摩爾比1:1，質(zhì)量比5％ZSM-5分子篩，500℃燒制的催化板，60m³/h風(fēng)量下，六小時3m³密閉艙室內(nèi)將初始濃度0.9ppm的甲醛去除95％，Co/Mn摩爾比1:4甲醛去除80％，臭氧濃度保持在30ppb以下。

然而在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，采用上述兩種凈化揮發(fā)性有機污染物VOCs的技術(shù)方案依然存在如下技術(shù)問題：1、上述兩篇論文使用的是同一試驗臺架，臭氧發(fā)生源均為高壓靜電場，高壓靜電場正常工作時產(chǎn)生的臭氧量較小，不能滿足耦合催化板明顯降解甲醛的能力；只有當(dāng)其尺寸足夠大，或者電壓提高到一定量，或者放電間隙減小到一定距離，放電擊穿間隙中氧氣，產(chǎn)生明顯拉弧現(xiàn)象時，才會放出大量的臭氧，但此時也會電離氮氣，產(chǎn)生大量的氮氧化物。根據(jù)已有文獻，此類型催化劑對氮氧化物無明顯去除作用，且氮氧化物擴散到空氣中會對人體有明顯危害，電場拉弧也會對其他電器產(chǎn)生相應(yīng)的電磁干擾，因此高壓靜電作為臭氧發(fā)生源不適合；2、上述兩篇論文中均使用到了ZSM-5分子篩，目前此分子篩價格較高，平均100g售價70元人民幣左右，大規(guī)模投入使用成本較高；3文中指出3min內(nèi)能循環(huán)一次倉內(nèi)空氣，即通過風(fēng)量為60m³/h，此情況下如此大的風(fēng)量在如此狹小風(fēng)道中通過必定會產(chǎn)生較大的噪音，如果為減小噪音來減小風(fēng)量也不一定能保證足夠的甲醛去除效果；4上述兩篇論文中雖未明確說明，但可推算其整體尺寸較大，整體長寬高約有0.5*0.15*0.15m³，縮小尺寸仍會影響其甲醛的去除效率；5上述兩篇論文沒有說明此凈化模塊對其他VOCs比如苯及苯系物的去除效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種使用方便、VOCs去除率高、凈化效果好且生產(chǎn)成本低的揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的第一個方面是提供一種揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置，包括殼體1和依次設(shè)置于所述殼體1內(nèi)的低溫等離子體發(fā)生器4、催化板5和風(fēng)機6；其中，所述低溫等離子體發(fā)生器4和所述風(fēng)機6分別與電源7和控制器8連接，所述低溫等離子體發(fā)生器4與所述電源7之間設(shè)有與所述控制器8連接的電流采樣模塊9，所述控制器8分別通過電壓控制器10、風(fēng)量控制器11與所述低溫等離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6連接，以使所述低溫等離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6同步運行。

進一步地，所述低溫等離子體發(fā)生器4采用選用5mg/h臭氧產(chǎn)生量的日本奧奈特生產(chǎn)的低溫等離子體模塊作為臭氧發(fā)生源。

進一步地，所述催化板5采用硝酸鈷和四水乙酸錳試劑按Mn/Co摩爾比3:1配比溶液，選用400目、孔徑1mm、吸水率25％的催化板進行浸漬，烘干后于400℃燒制成催化板。

進一步地，所述風(fēng)機6采用尺寸為Φ72mm*30mm、轉(zhuǎn)速為3800r/min、風(fēng)量為0-19m³/h的風(fēng)機。

進一步地，所述殼體1一端的進風(fēng)口2朝上設(shè)置形成上方進風(fēng)的結(jié)構(gòu)；所述殼體1另一端的出風(fēng)口3為喇叭狀并呈水平出風(fēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置。

進一步地，所述進風(fēng)口2和出風(fēng)口3處分別設(shè)有蜂窩狀過濾棉。

進一步地，所述低溫等離子體發(fā)生器4設(shè)置于所述管道1一端的進風(fēng)口2下方。

進一步地，所述低溫等離子體發(fā)生器4、控制器8、電壓控制器10和風(fēng)量控制器11分別設(shè)置于不銹鋼屏蔽罩內(nèi)。

進一步地，所述低溫等離子體發(fā)生器4和/或風(fēng)機6為3線制，所述電壓控制器10和風(fēng)量控制器11均采用PMW波形控制方式。

進一步地，還包括設(shè)置于所述殼體1上的電源插頭、空氣質(zhì)量指示燈和開關(guān)，所述電源插頭與電源7連接，所述空氣質(zhì)量指示燈和開關(guān)與所述控制器8連接。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置，通過選用合適的臭氧發(fā)生裝置，使其具有適宜的穩(wěn)定的臭氧發(fā)生量，不至于過高使得催化板難以控制導(dǎo)致泄漏有害物質(zhì)危害健康，也不至于過低而無法去除足夠的VOCs甲醛及苯等；通過改變制備催化劑選用的原材料，制備工藝，選用合適的催化板載體，以達到不使用ZSM-5分子篩，VOCs去除效率足夠的目的；選擇合適的催化板目數(shù)，孔徑與風(fēng)機的搭配，并調(diào)整風(fēng)道結(jié)構(gòu)，使得凈化裝置有合理的換風(fēng)量及較小的噪音，提高VOCs去除效率；本發(fā)明的空氣凈化裝置，減小了整個凈化裝置整體尺寸，使用更加靈活方便，具有VOCs去除率高、凈化效果好、使用范圍廣以及生產(chǎn)成本等有益效果，具有良好的推廣應(yīng)用價值和社會經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置的電氣結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1-風(fēng)道，2-進風(fēng)口，3-出風(fēng)口，4-低溫等離子體發(fā)生器，5-催化板，6-風(fēng)機，7-電源，8-控制器，9-電流采樣模塊，10-電壓控制器，11-風(fēng)量控制器。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。

如圖1-2所示，本發(fā)明實施例提供了一種揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置，包括殼體1和依次設(shè)置于殼體1內(nèi)的低溫等離子體發(fā)生器4、催化板5和風(fēng)機6；其中，低溫等離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6分別與電源7和控制器8連接，低溫等離子體發(fā)生器4與電源7之間設(shè)有與控制器8連接的電流采樣模塊9，控制器8分別通過電壓控制器10、風(fēng)量控制器11與低溫等離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6連接，以使低溫等離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6同步運行。

該空氣凈化裝置技術(shù)原理為：具體如圖2所示，通過控制器8和電流采樣模塊9實時檢測低溫等離子體工作狀態(tài)，再通過電壓控制器10實現(xiàn)等離子體分解成分的篩選，根據(jù)檢測到的狀態(tài)分別控制低溫等離子體和風(fēng)機的工作。經(jīng)過測試空氣中氮氣和氧氣分解所需的能量不同，氮氣需要900KJ/MOLE，氧氣為400KJ/MOLE，只要通過控制器8和電流采樣模塊9監(jiān)控低溫等離子體發(fā)生器4的工作電流并控制住適當(dāng)電壓，以避免氮氣分解，產(chǎn)生二次污染。同時為針對電解發(fā)生時，所產(chǎn)生的電子雪崩效應(yīng)牽連到氮氣，所以在雪崩發(fā)生時必須加快流速，通過設(shè)置風(fēng)量控制器8用以調(diào)整風(fēng)機3的風(fēng)量讓空氣快速流過，從而減少氮氣分解。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，低溫等離子體發(fā)生器4采用選用5mg/h臭氧產(chǎn)生量的日本奧奈特生產(chǎn)的低溫等離子體模塊作為臭氧發(fā)生源。所采用的模塊產(chǎn)生純凈度99％以上的臭氧，且不產(chǎn)生氮氧化物。與上述所采用的電子變頻控制技術(shù)相結(jié)合，可穩(wěn)定產(chǎn)生污染物所需要的臭氧量，而非單純依賴低溫等離子體的臭氧發(fā)生量，提高了揮發(fā)性有機污染物的去除率，取得了優(yōu)異的凈化效果好。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，催化板5采用硝酸鈷和四水乙酸錳試劑按Mn/Co摩爾比3:1配比溶液，選用400目、孔徑1mm、吸水率25％的催化板進行浸漬，烘干后于400℃燒制成催化板。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，風(fēng)機6采用尺寸為Φ72mm*30mm、轉(zhuǎn)速為3800r/min、風(fēng)量為0-19m³/h的風(fēng)機，與催化板進行搭配。在殼體1一端的進風(fēng)口2朝上設(shè)置形成上方進風(fēng)的結(jié)構(gòu)，將殼體1另一端的出風(fēng)口3設(shè)置為喇叭狀擴口設(shè)計，氣流水平出風(fēng)。該空氣凈化裝置將設(shè)備進氣流線方向由前端進風(fēng)，尾端上部出風(fēng)變?yōu)榍岸松戏竭M風(fēng)，尾端出風(fēng)結(jié)構(gòu)布置，可有效增強臭氧與來流空氣的混合度，增加催化臭氧化祛除VOCs的效率。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在進風(fēng)口2和出風(fēng)口3處分別設(shè)有蜂窩狀過濾棉，有效過濾毛發(fā)和食物碎屑，避免大顆粒進入，還能防濺水，降噪。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，為保證用戶所處環(huán)境中其他設(shè)備或系統(tǒng)不受電磁干擾，低溫等離子體發(fā)生器4、控制器8、電壓控制器10和風(fēng)量控制器11分別設(shè)置于不銹鋼屏蔽罩內(nèi)，該空氣凈化裝置對相關(guān)零部件(PCB板及低溫等離子)的EMC進行了電線傳導(dǎo)及屏蔽傳輸?shù)膬?yōu)化設(shè)計，使本空氣凈化裝置的電子電器性能滿足相關(guān)安全標(biāo)準。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，低溫等離子體發(fā)生器4和/或風(fēng)機6為3線制，電壓控制器10和風(fēng)量控制器11均采用PMW波形控制方式，用于調(diào)整低溫等離子體發(fā)生器4的臭氧發(fā)生量和風(fēng)機6的風(fēng)量，使得離子體發(fā)生器4和風(fēng)機6協(xié)同運行，以避免氮氣分解，產(chǎn)生二次污染。

于上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括設(shè)置于殼體1上的電源插頭、空氣質(zhì)量指示燈和開關(guān)，電源插頭與電源7連接，空氣質(zhì)量指示燈和開關(guān)與控制器8連接，優(yōu)選開關(guān)采用薄膜電源開關(guān)。

性能測試：

測試1：甲醛，參照GBT 18801-2015空氣凈化器，依據(jù)試驗條件，在3立方米的試驗艙內(nèi)，選擇甲醛參數(shù)對本發(fā)明的空氣凈化裝置進行性能測試，具體測試結(jié)果如下表1所示：

表1對揮發(fā)性有機污染物甲醛的凈化結(jié)果

測試2：苯，參照GBT 18801-2015空氣凈化器，依據(jù)試驗條件，在3立方米的試驗艙內(nèi)，選擇甲醛參數(shù)對本發(fā)明的空氣凈化裝置進行性能測試，具體測試結(jié)果如下表2所示：

表2對揮發(fā)性有機污染物苯的凈化結(jié)果

測試3：除菌效果，參照GBT 21551.3-2010家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能空氣凈化器的特殊要求，進行除菌效果測試，具體測試所采用的試驗條件和測試結(jié)果如下表3和4所示：

表3菌種及試驗艙的選擇

表4除菌的凈化結(jié)果

測試4：臭氧積累，參照GBT 18801-2015空氣凈化器，依據(jù)試驗條件，在3立方米的試驗艙內(nèi)，選擇臭氧參數(shù)對本發(fā)明的空氣凈化裝置進行性能測試，具體測試結(jié)果如下表5所示：

表5對臭氧積累測試的結(jié)果

由上述各測試結(jié)果可知，采用本發(fā)明的揮發(fā)性有機污染物的空氣凈化裝置可有效去除甲醛、苯等有機污染物，凈化效果可達80％以上；采用金黃色葡萄球菌進行的除菌測試，除菌率達到85.92％；在使用過程中，可使空間內(nèi)的臭氧含量在0.010mg/m³上，進一步提高了對揮發(fā)性有機污染物的且去除效果。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。