一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器论文和设计-徐剑晖

全文摘要

本实用新型公开一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器，其包括：壳体，其上设置有进气口和出气口，供空气进出；紫外灯层，其设置在所述壳体内，对流经所述壳体内的空气进行照射降解；活性炭层，其设置在所述壳体内，对降解后的空气内的污染物进行吸附；其中，所述活性炭层上涂覆有MnO2。这样，通过所述紫外灯层对空气中的污染物(特别是高浓度有机污染物)进行降解，然后通过活性炭层对降解后剩余的污染物进行吸附，这样，同时实现了污染物的降解和吸附转移，大大提高了对空气的净化效果。

主设计要求

1.一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器，其特征在于，包括：壳体，其上设置有进气口和出气口，供空气进出；紫外灯层，其设置在所述壳体内，对流经所述壳体内的空气进行照射降解；活性炭层，其设置在所述壳体内，对降解后的空气内的污染物进行吸附；其中，所述活性炭层上涂覆有MnO2。

设计方案

1.一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器，其特征在于，包括：

壳体，其上设置有进气口和出气口，供空气进出；

紫外灯层，其设置在所述壳体内，对流经所述壳体内的空气进行照射降解；

活性炭层，其设置在所述壳体内，对降解后的空气内的污染物进行吸附；

其中，所述活性炭层上涂覆有MnO_2<\/sub>。

2.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外灯层上设置有多个紫外灯，所述紫外灯通过并联方式连接。

3.如权利要求2所述的空气净化器，其特征在于，多个所述紫外灯呈阵列设置，并直接照射所述活性炭层。

4.如权利要求2所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外灯产生185nm紫外光。

5.如权利要求2所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外灯为高频无极紫外灯。

6.如权利要求5所述的气净化器，其特征在于，所述紫外灯包括填充有溴蒸汽的泡壳。

7.如权利要求1-6中任一所述的空气净化器，其特征在于，所述活性炭层上涂覆的为纳米MnO_2<\/sub>。

8.如权利要求1-6中任一所述的空气净化器，其特征在于，还包括粗滤层，所述粗滤层设置在所述壳体内靠近所述进气口处，对进入的空气进行初步过滤。

9.如权利要求8所述的空气净化器，其特征在于，还包括HEPA过滤层，其设置在所述壳体内靠近所述粗滤层位置处，对粗滤后的空气进行过滤。

10.如权利要求9所述的空气净化器，其特征在于，所述紫外灯层\/所述活性炭层设置在靠近所述HEPA过滤层与所述壳体的所述出气口之间，对过滤后的空气中的有机污染物进行降解\/吸附后，从所述出气口吹出。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，具体涉及一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器。

背景技术

日益严重的空气污染危害人类的身心健康与生命安全。90％的时间，人是在室内生产生活，有效清除室内污染至关重要。室内空气污染主要来源于建筑、装修和家具等散发的甲醛污染，空气中的胶体微粒(如PM2.5)，以及室内滋生的细菌病毒等生物性污染。

室内空气净化器专门针对这些污染进行处理，提高室内空气清洁度，有利于人们的身体健康，提升生活质量。随着污染物种类的不断增多，传统净化器往往不能同时满足各种污染物同步去除的需求。尤其对有机污染物，传统净化器主要通过活性炭吸附去除，但这只是完成了污染物的转移，并没有真正实现污染物的降解去除。随着吸附量的不断增加，活性炭对有机污染物的吸附能力逐渐下降，空气质量存在安全隐患。

鉴于上述缺陷，本实用新型创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本实用新型。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器，其包括：

壳体，其上设置有进气口和出气口，供空气进出；

紫外灯层，其设置在所述壳体内，对流经所述壳体内的空气进行照射降解；

活性炭层，其设置在所述壳体内，对降解后的空气内的污染物进行吸附；

其中，所述活性炭层上涂覆有MnO_2<\/sub>。

较佳的，所述紫外灯层上设置有多个紫外灯，所述紫外灯通过并联方式连接。

较佳的，多个所述紫外灯呈阵列设置，并直接照射所述活性炭层。

较佳的，所述紫外灯产生185nm紫外光。

较佳的，所述紫外灯产生的紫外光中，所述185nm紫外光的比例为5％-50％。

较佳的，所述紫外灯为高频无极紫外灯。

较佳的，所述紫外灯包括填充有溴蒸汽的泡壳。

较佳的，所述活性炭层上涂覆的为纳米MnO_2<\/sub>。

较佳的，还包括粗滤层，所述粗滤层设置在所述壳体内靠近所述进气口处，对进入的空气进行初步过滤。

较佳的，所述粗滤层可拆卸。

较佳的，还包括HEPA过滤层，其设置在所述壳体内靠近所述粗滤层位置处，对粗滤后的空气进行过滤。

较佳的，所述紫外灯层\/所述活性炭层设置在靠近所述HEPA过滤层与所述壳体的所述出气口之间，对过滤后的空气中的有机污染物进行降解\/吸附后，从所述出气口吹出。

较佳的，所述出气口处设置有风机，以将所述壳体内过滤后的空气抽出。

与现有技术比较本实用新型的有益效果在于：提供一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器，这样，通过所述紫外灯层对空气中的污染物(特别是高浓度有机污染物)进行降解，然后通过活性炭层对降解后剩余的污染物进行吸附，这样，同时实现了污染物的降解和吸附转移，大大提高了对空气的净化效果。这样，所述紫外灯层与所述活性碳层上涂覆的MnO_{2<\/sub>进行协同作用，进一步对污染物进行降解，在上述基础上提高了降解效果，从而进一步提高了对空气的净化效果，以及活性炭层的更换周期。}

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器的结构图；

图2是本实用新型的紫外光与MnO_{2<\/sub>二者协同作用发挥光催化的效果图；}

图3是本实用新型的紫外灯的原理图；

图4是本实用新型的负载MnO_{2<\/sub>的活性炭催化剂的X射线衍射图；}

图5是本实用新型的负载MnO_{2<\/sub>的活性炭表面的电子扫描显像图。}

1-壳体，2-进气口，3-出气口，4-紫外灯层，40-高频磁场，41-泡壳，42-底座，43-散热片，44-散热风扇，45-溴蒸汽，46-磁线圈，47-磁芯，48-电源，49-高频发生器，5-活性炭层，6-粗过滤层，7-HEPA过滤层，8-风机，9-操作面板。

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

图1为本实用新型用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器的结构图；图3是本实用新型的紫外灯的原理图；以下各个实施例在图1和图3的基础上进行详细阐述。

现有技术中使用了紫外灯的空气净化器，采用的是高压和中压汞灯，灯泡内填充的气体为汞蒸汽，产生的紫外光的波长为254nm以上，能起到一定的杀菌作用，但是降解有机气体的效果一般，同时由于紫外灯光解氧气生成臭氧，也只能通过活性炭吸附。随着吸附量的不断增加，活性炭对有机污染物和臭氧的吸附能力逐渐下降，空气质量存在安全隐患。且由于吸附和降解效果有限，当空气中有高浓度的气态有机污染物(如高浓度甲苯和甲醛)时，现有技术中的空气净化器的净化效果有限。

实施例1

如图1所示，其中，所述用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器包括：

壳体1，其上设置有进气口2和出气口3，供空气进出；

紫外灯层4，其设置在所述壳体1内，对流经壳体1内的空气进行照射降解；

活性炭层5，其设置在所述壳体1内，对降解后的空气内的污染物进行吸附；

其中，所述活性炭层5上涂覆有MnO_2<\/sub>。

这样，通过所述紫外灯层4对空气中的污染物(特别是高浓度有机污染物)进行降解，然后通过活性炭层5对降解后剩余的污染物进行吸附，这样，同时实现了污染物的降解和吸附转移，大大提高了对空气的净化效果。这样，所述紫外灯层4与所述活性碳层上涂覆的MnO_{2<\/sub>进行协同作用，进一步对污染物进行降解，在上述基础上提高了降解效果，从而进一步提高了对空气的净化效果，以及活性炭层5的更换周期。同样，消除了仅使用活性炭造成的安全隐患。}

实施例2

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述紫外灯层4上设置有多个紫外灯，所述紫外灯通过并联方式连接。

这样，通过设置多个紫外灯的方式，可以提高紫外线的照射强度，提高净化效果和净化速度。

其中，多个所述紫外灯呈阵列设置，并直接照射所述活性炭层5。

这样，通过阵列设置的方式，可以增大紫外线的照射面积，使得活性炭层5上面向空气进入的一面能够全部被紫外线照射到，以扩大紫外灯层4与活性炭层5上涂覆的MnO_{2<\/sub>进行协同作用的范围，进一步提高降解有机污染物的效果和净化效果。}

实施例3

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述紫外灯产生185nm紫外光。

紫外光是电磁波谱中波长从0.01-0.40微米辐射的总称，不能引起人们的视觉。电磁谱中波长0.01-0.4微米辐射，既可见光紫端到X射线间的辐射。

其中，所述185nm紫外光是指波长为185nm的紫外光。另外，对于所述紫外灯产生185nm紫外光，其实际是指所述紫外灯的主波长为185nm紫外光。这是由于现有的紫外灯，其发出的是多个波长的紫外光，而不是单一波长的紫外光，其中主要包含有波长为254\/302\/365nm三种波长的紫外光，也包含其他波长的紫外光，但具体比例极小；该种紫外灯，其主波长在254nm以上。本申请中的所述紫外灯产生185nm紫外光，实际上是指，所述紫外灯的主波长在185nm及以上。

其中，所述紫外灯发出的紫外光中，所述185nm紫外光的比例为5％-50％。

这样，活性炭吸附污染物，所述紫外灯发出的紫外光中，紫外灯降解苯类等有机物，但寻常紫外灯降解苯类等有机物时，降解不彻底，容易存在小分子的降解中间产物，此时本申请中紫外灯所产生的185nm的紫外光照射空气中的O_{2<\/sub>会产生O_{3<\/sub>，O_{3<\/sub>在MnO_{2<\/sub>的催化作用下，能进一步降解被活性炭吸附的中间产物，生成CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O，同时多余的O_{3<\/sub>能被MnO_{2<\/sub>降解。这样，发挥了紫外光与MnO_{2<\/sub>的协同作用，使得对污染物的降解更彻底，进一步提高净化效果和净化速度。}}}}}}}}}

较佳的，所述紫外灯为高频无极紫外灯，这样，可以产生比例较高的波长在185nm的紫外光，且紫外光的照射强度较高，净化效果更好好；而且高频无极紫外灯内没有一般照明灯必须具有的灯丝或电极，具有非常长的使用寿命，性价比较高，大大减少了紫外灯的更换频率，而且高效节能、绿色环保。

其中，所述紫外灯包括填充有溴蒸汽45的泡壳41。

结合图3所示，紫外灯包括高频发生器49、泡壳41和置于泡壳41内的耦合器，高频发生器49的一端与220V的电源48连接，另一端与泡壳41内的耦合器连接，耦合器又包括磁芯46和磁线圈47，泡壳41内填充的是溴蒸汽45。当接通电源48时，电源48提供的220V电压通过高频发生器49时产生2.65MHz高频电流，该高频电流通过绕有磁线圈47的磁芯46时产生高频磁场40，从而激发泡壳41的溴原子到达激发态，当激发态的溴原子返回基态时辐射出比例较高的185nm紫外光。

这样，利用溴蒸汽45受到激发产生比例较高的185nm紫外光，来提高净化效果；同时，能与空气中的O_{2<\/sub>反应产生更多的O_{3<\/sub>来与MnO_{2<\/sub>进行协同作用，使得对污染物的降解更为彻底，进一步提高净化效果和净化速度。}}}

紫外灯还包括底座42、散热片43和散热风扇44，泡壳41安装在底座42上并位于底座42的上方，散热片43位于底座42的下方，散热风扇44位于散热片43的下方，散热片43和散热风扇44一起作用，给泡壳41进行散热。

其中，所述185nm紫外光与空气中的氧气反应生成臭氧，所述臭氧的生成量为1-15ppm。这样，在MnO_{2<\/sub>的催化作用下，大部分的O_{3<\/sub>能更好的将被活性炭吸附的中间产物全部降解掉，生成无污染的CO_{2<\/sub>和H_{2<\/sub>O，同时多余的小部分的O_{3<\/sub>能被MnO_{2<\/sub>降解，提高了185nm紫外光和O_{3<\/sub>在MnO_{2<\/sub>的催化作用下协同降解有机污染物的效果，对有机污染物的降解更为彻底。}}}}}}}}

实施例4

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述活性炭层5上涂覆的为纳米MnO_{2<\/sub>，这样，在纳米尺度下，反应效率大大提高，进一步提高了净化效果和净化速度。}

其中，所述纳米MnO_{2<\/sub>的负载比例为3％-10％。}

这样，多余的臭氧被吸附到活性炭上后，能够较大程度的在活性炭上进一步与被负载的纳米MnO_{2<\/sub>在紫外光的光催化作用下进行分解，以降低活性炭的吸附饱和周期，提高活性炭的吸附能力。}

实施例5

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述空气净化器还包括粗滤层6，所述粗滤层6设置在所述壳体1内靠近所述进气口2处，对进入的空气进行初步过滤，从而将空气中的大颗粒污染物及悬浮微粒滤除掉，避免该种污染物对后续降解步骤的影响，进一步提高净化效果和提高净化效率。

其中，空气从所述壳体1上的进气口2进入，然后进入所述粗滤层6，将悬浮微粒过滤掉。

其中，所述粗滤层6可拆卸；这样，便于对粗滤层6进行清洗，从而通过清洗的方式洗掉粗滤层6过滤的悬浮微粒，避免由于悬浮微粒的堆积堵塞空气的正常流通，影响净化效率；另外，悬浮微粒的堆积也会影响粗滤层6对空气中悬浮微粒的过滤效果，通过清洗将堆积的悬浮微粒洗掉，增加净化效果和净化效率；同时，可拆卸的设置使得可以在需要时直接进行拆卸清洗，不需要返厂维修等，简单方便。

实施例6

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述空气净化器还包括HEPA过滤层7，其设置在所述壳体1内靠近所述粗滤层6位置处，对粗滤后的空气进行过滤。

HEPA(High efficiency particulate air Filter)，中文意思为高效空气过滤器，达到HEPA标准的过滤网，对于0.1微米和0.3微米的有效率达到99.7％，HEPA网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过。

它对直径为0.3微米(头发直径的1\/200)以下的微粒去除效率可达到99.97％以上，是烟雾、灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介。

HEPA分PP滤纸、玻璃纤维、复合PP PET滤纸、熔喷涤纶无纺布和熔喷玻璃纤维五种材质。特点：风阻大，容尘量大，过滤精度高。

HEPA高效过滤网可广泛用于光学电子、LCD液晶制造，生物医药、精密仪器、饮料食品，PCB印刷等行业无尘净化车间的空调末端送风处。

这样，通过HEPA过滤层7，对粗滤后的空气进行进一步过滤，将其中的细小微粒过滤掉，从而减少后续步骤中需要降解的污染物，进一步提高过滤效果和过滤效率。

实施例7

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述紫外灯层4\/所述活性炭层5设置在靠近所述HEPA过滤层7与所述壳体1的所述出气口3之间，对过滤后的空气中的有机污染物进行降解\/吸附后，从所述出气口3出气。

这样，所述紫外灯层4只需要对过滤后的空气中的污染物进行降解即可，颗粒稍大的污染物已被过滤，从而提高了最终的过滤效果和过滤效率。

实施例8

如上述所述的空气净化器，本实施例与其不同之处在于，所述壳体1外侧设置有操作面板9，以对净化过程进行显示和操作。

其中，所述出气口3处设置有风机8，以将壳体1内过滤后的洁净空气抽出，对所述空气在所述壳体1内的流动提供动力。

本申请中，将催化剂负载在活性炭上，制成过滤层，一方面充分发挥活性炭对污染物的吸附作用，将污染物吸附后再进一步被MnO_{2<\/sub>和臭氧的共同作用下催化降解。}

本申请中，空气通过前盖的进气口2进入；粗滤层6，初步过滤悬浮微粒，粗过滤网实现可拆卸，以便清洗需要；HEPA过滤层7，过滤细小微粒；新型高频无极真空紫外灯层4，高效降解PM2.5、降解甲醛、苯类污染物、杀菌消毒；涂覆纳米MnO_{2<\/sub>的活性炭层5，对污染物进行深度处理，同时消除紫外光解过程可能产生的臭氧；最后通过风机将净化后的洁净空气从出风口排至室内，达到净化效果。}

本申请中，紫外光解过程中会产生臭氧，臭氧与紫外协同可以提高污染物去除效果，但可能存在臭氧残余的问题，而臭氧属于有害气体。采用涂覆纳米MnO2的活性炭层5，实现对污染物的深度处理，降低二次污染物风险；利用MnO_{2<\/sub>的催化降解作用可以实现对残余臭氧的处理。同时，MnO_{2<\/sub>也具有降解有机物的作用。}}

本申请中，通过活性炭的吸附，可以大大增加紫外灯的照射时间，另外，在紫外光的作用下，被吸附的有机污染物能够进一步实现降解去除，大大降低活性炭吸附饱和的周期，保证出气空气质量。

本申请中，紫外灯层4与活性炭层5之间无隔断层，这样可发挥二者的协同作用(如果中间有隔断层，联系不紧密，会造成降解效率降低，紫外光不能直接照射在活性炭上，会造成降解效率降低)。

如图2所示，其为紫外光与MnO_{2<\/sub>二者协同作用发挥光催化的效果图。由图中可以看出单独光解是指仅用紫外灯对甲苯进行降解。单独臭氧催化氧化是指采用臭氧发生器来模拟紫外灯产生臭氧，不采用光照，在MnO_{2<\/sub>的催化作用下降解甲苯。反应器串联指的是将紫外灯与活性炭紧密相连。在图中发现，当初始甲苯浓度大于80mg\/m^{3<\/sup>时，反应器串联的矿化率高于单独光解和单独臭氧催化氧化的矿化率之和，说明反应器串联后对甲苯的降解确实存在协同作用。由于降解率并未提高，只提高了矿化率，说明协同作用产生的原因是单独光解产生的中间产物比甲苯更容易被臭氧催化氧化过程中产生的·OH和·O降解。}}}

如图4所示，其为负载MnO_{2<\/sub>的活性炭催化剂的X射线衍射图。从图中可以看出，除了基本的衍射峰(2θ＝24°和43°)，在2θ＝26°有一个尖锐峰，这是典型的βMnO_{2<\/sub>相的峰，是在低温下各种锰氧化物最稳定的结构形式。此外，大量的峰噪表明MnO_{2<\/sub>在活性炭表面为无定形态。}}}

如图5所示，其为负载MnO2的活性炭表面的电子扫描显像图。从图中可以看出，活性炭表面仍有较多的介孔和微孔，表面活性位点未饱和，而加入催化剂后促进O_{3<\/sub>的分解，加快O_{3<\/sub>与有机污染物(如甲苯)的反应速率的同时生成更多的·OH和·O，从而使甲苯降解率提高。}}

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，对本实用新型而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本实用新型的保护范围内。

设计图

一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器论文和设计

一种用于去除高浓度气态有机污染物的空气净化器论文和设计-徐剑晖

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢