低温等离子体PM25净化处理装置及其处理方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103736591 A (43)申请公布日 2014.04.23 CN 103736591 A (21)申请号 201410015762.9 (22)申请日 2014.01.14 B03C 3/04(2006.01) B03C 3/30(2006.01) B01D 50/00(2006.01) B01D 53/32(2006.01) B01D 53/18(2006.01) (71)申请人 南京工业大学 地址 210000 江苏省南京市鼓楼区新模范马 路 5 号 (72)发明人 赵龙章 李芳 (74)专利代理机构 江阴市同盛专利事务所 ( 普 通合伙 ) 32210 代。

2、理人 唐纫兰 (54) 发明名称 低温等离子体 PM2.5 净化处理装置及其处理 方法 (57) 摘要 本发明涉及一种低温等离子体 PM2.5 净化 处理装置及其处理方法， 所述装置包括气室外壳 （6） ， 所述气室外壳 （6） 下方设置有水箱 （18） ， 所 述气室外壳 （6） 前侧设置有进风口 （2） ， 所述气室 外壳 （6） 内设置有低温等离子体反应器 （5） ， 所述 低温等离子体反应器 （5） 前侧为气体前室 （22） ， 所述低温等离子体反应器 （5）后侧为净化气室 （11） ， 所述净化气室 （11） 内设置有风机 （10） ， 所 述风机 （10） 出口端连接有风机出口接长。

3、管 （15） ， 所述风机出口接长管 （15） 伸入水箱 （18） 的孔板 （16） 以下。本发明涉及一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置及其处理方法， 其处理效果好， 安全 可靠、 运行成本低、 使用方便， 具有广阔的市场需 求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103736591 A CN 103736591 A 1/1 页 2 1. 一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置， 其特征在于 ： 它包括气室外壳 （6） 。

4、， 所述气 室外壳 （6） 下方设置有水箱 （18） ， 所述水箱 （18） 内水平设置有孔板 （16） ， 所述孔板 （16） 位 于水箱中的水面线 （19） 以下， 所述气室外壳 （6） 前侧设置有进风口 （2） ， 所述气室外壳 （6） 内设置有低温等离子体反应器 （5） ， 所述低温等离子体反应器 （5） 前侧为气体前室 （22） ， 气 体前室 （22） 与低温等离子体反应器 （5） 的进气口相连通， 所述低温等离子体反应器 （5） 后 侧为净化气室 （11） ， 所述低温等离子体反应器 （5） 通过等离子传动偶合件 （9） 与设置于气 室外壳 （6） 外的等离子体发生器 （8） 相。

5、连接， 所述等离子体发生器 （8） 上连接有等离子体电 源 （7） ， 所述净化气室 （11） 内设置有风机 （10） ， 所述风机 （10） 的进风口与净化气室 （11） 相 连通， 所述风机 （10） 出口端连接有风机出口接长管 （15） ， 所述风机出口接长管 （15） 伸入水 箱 （18） 内至孔板 （16） 以下， 所述水箱 （18） 后侧设置有出风道口 （13） 和放水阀 （14） ， 所述 出风道口 （13） 位于孔板 （16） 上方， 所述放水阀 （14） 位于孔板 （16） 下方。 2. 根据权利要求 1 所述的一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置， 其特征在于 ： 所。

6、述 气体前室 （22） 内设置有注水管 （4） ， 所述注水管 （4） 上端穿出气室外壳 （6） ， 所述注水管 （4） 上端设置有密封盖 （3） ， 所述注水管 （4） 下端伸入水箱 （18） 内至孔板 （16） 以下。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置， 其特征在于 ： 所述低温等离子体反应器 （5） 上下两侧与气室外壳 （6） 之间设置有密封分隔条 （23） 。 4. 根据权利要求 1 或 2 所述的一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置， 其特征在于 ： 所述孔板 （16） 上均匀设置有多个通孔。 5.根据权利要求1或2所述的一种低温。

7、等离子体PM2.5净化处理装置， 其特征在于 ： 所 述出风道口 （13） 包括出风道口外壳 （26） ， 所述出风道口外壳 （26） 通过紧固件 （24） 与水箱 （18） 相连接， 所述出风道口外壳 （26） 后侧开设有出风口 （27） ， 所述出风道口外壳 （26） 内设 置有填充料 （25） 。 6.一种权利要求1所述的低温等离子体PM2.5净化处理装置的处理方法， 其特征在于 ： 需要处理的室内气体 （1） 通过进风口 （2） 进入气体前室 （22） ， 气体前室 （22） 与低温等离子 体反应器 （5） 的进气口相连通， 需处理的气体在低温等离子体反应器 （5） 内得到处理后进 入。

8、净化气室 （11） ， 风机 （10） 的进风口与净化气室 （11） 相连通， 在风机 （10） 增压后， 净化压 力气体通过风机出口接长管 （15） 引入水箱 （18） 中的水体内， 水箱中的水面线 （19） 以下是 水气混合体 （17） ， 水箱中的水面线 （19） 以上是逸出的净化气体 （20） ， 逸出的净化气体 （20） 在压力驱动下经出风道口 （13） 排出。 权 利 要 求 书 CN 103736591 A 2 1/4 页 3 低温等离子体 PM2.5 净化处理装置及其处理方法 技术领域 0001 本发明涉及一种室内气体处理装置及其处理方法， 具体是涉及一种针对室内空气 中存在的。

9、细颗粒PM2.5 的低温等离子体净化处理装置及其处理方法。 背景技术 0002 城市空气中颗粒物来源有汽车尾气、 扬尘、 各类焚烧排放的废气。 加上空气中的硫 酸、 硝酸、 有机碳氢化合物等粒子能使大气能见度恶化， 表现的具体形态为极细微的尘粒、 烟粒、 盐粒等均匀地浮游在空中。颗粒物的直径越小， 可入呼吸道部位就越深， 对人体危害 就越大。 粒径在 3.5微米以下的颗粒物， 吸入人的支气管和肺泡中能沉积下来， 引起或加重 呼吸系统的疾病。而其中 PM2.5 （可入肺颗粒物） ， 富含大量的有毒、 有害物质且在大气中的 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， 被吸。

10、入人体后会进 入支气管， 干扰肺部的气体交换， 引发包括哮喘、 支气管炎和心血管病等方面的疾病。这些 颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液， 其中的有害气体、 重金属等溶解在血液中， 对人体 健康的伤害更大。相对湿度介于 80-90% 之间时的大气混浊极易形成霾， 其厚度可达 1 3 公里左右。霾粒子分布均匀， 是肉眼看不到空中飘浮的颗粒物， 平均直径大约在 1 2 微米 左右， 其散射波长较长， 呈黄色或橙灰色。空气中的颗粒物特别是微颗粒 （PM2.5） 本身是污 染物， 能直接进入人体， 同时， 它又是重金属、 多环芳烃等有毒物质的载体， 对人体的伤害大 为加强， 霾在吸入人的呼吸道后对人体。

11、有严重危害， 严重会使人致命。 0003 空气中颗粒物组成十分复杂， 而且因地因时变动很大。 其组成大致可分为三类 ： 有 机、 水溶性和水不溶性。按重量比例， 有机成分含量可高达 50， 其中大部分是不溶于苯的 结构复杂的有机碳化合物， 通常可溶于苯的有机物只占 10以下， 包括脂肪烃、 芳烃、 多环 芳烃和醇、 酮、 酸、 脂等。其中的多环芳烃 （如苯并 （a） 芘等） 对人体有较强的致癌作用。可溶 于水的成分主要有硫酸盐、 硝酸盐、 氯化物等， 其中硫酸盐含量在 10左右。不溶于水的颗 粒物主要由硅、 铝、 铁、 钙、 镁、 钠、 钾等元素的氧化物组成。其中的二氧化硅含量约占 10 40。

12、， 此外还有多种微量和痕量的金属元素， 其中多种对人体有害， 如汞、 铅、 镉等。 0004 低温等离子体技术在气态污染物治理方面优势显著。其原理是在电场作用下， 电 子从电场获得能量， 产生高能电子， 通过激发或电离将能量转移到分子或原子中去， 获得能 量的分子或原子被激发， 此时部分分子被电离成为活性基团 ； 这些活性基团与分子或原子、 活性基团与活性基团之间相互碰撞后生成稳定产物， 同时， 部分高能电子被卤素和氧气等 电子亲和力较强的物质俘获成负离子， 这类负离子有很好的化学活性， 在化学反应中起着 主导作用。 当电子平均能量超过目标治理物分子化学键能时， 治理物的分子键断裂， 达到消 。

13、除气态污染物的目的。 0005 发明内容 本发明的目的在于克服上述不足， 提供一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置及其处 理方法， 它主要针对室内空气中存在的细颗粒， 其结构紧凑、 占地面积小、 安全可靠、 使用方 便， 处理效果好， 具有较好的应用前景。 说 明 书 CN 103736591 A 3 2/4 页 4 0006 本发明的目的是这样实现的 ： 一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置， 它包括气 室外壳， 所述气室外壳下方设置有水箱， 所述水箱内水平设置有孔板， 所述孔板位于水箱中 的水面线以下， 所述气室外壳前侧设置有进风口， 所述气室外壳内设置有低温等离子体反 应器，。

14、 所述低温等离子体反应器前侧为气体前室， 气体前室与低温等离子体反应器的进气 口相连通， 所述低温等离子体反应器后侧为净化气室， 所述低温等离子体反应器通过等离 子传动偶合件与设置于气室外壳外的等离子体发生器相连接， 所述等离子体发生器上连接 有等离子体电源， 所述净化气室内设置有风机， 所述风机的进风口与净化气室相连通， 所述 风机出口端连接有风机出口接长管， 所述风机出口接长管伸入水箱内至孔板以下， 所述水 箱后侧设置有出风道口和放水阀， 所述出风道口位于孔板上方， 所述放水阀位于孔板下方。 0007 所述气体前室内设置有注水管， 所述注水管上端穿出气室外壳， 所述注水管上端 设置有密封盖。

15、， 所述注水管下端伸入水箱内至孔板以下。 0008 所述低温等离子体反应器上下两侧与气室外壳之间设置有密封分隔条。 0009 所述孔板上均匀设置有多个通孔。 0010 所述出风道口包括出风道口外壳， 所述出风道口外壳通过紧固件与水箱相连接， 所述出风道口外壳后侧开设有出风口， 所述出风道口外壳内设置有填充料。 0011 一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置的处理方法 ： 需要处理的室内气体通过进风口进入气体前室， 气体前室与低温等离子体反应器的进 气口相连通， 需处理的气体在低温等离子体反应器内得到处理后进入净化气室， 风机的进 风口与净化气室相连通， 在风机增压后， 净化压力气体通过风。

16、机出口接长管引入水箱中的 水体内， 水箱中的水面线以下是水气混合体， 水箱中的水面线以上是逸出的净化气体， 逸出 的净化气体在压力驱动下经出风道口排出。 0012 与现有技术相比， 本发明具有以下有益效果 ： 本发明一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置及其处理方法， 它能够连续工作， 主要 是对室内气体特别是含有微小颗粒物 PM2.5 和有毒有害物质的气体进行处理， 其处理效果 好， 安全可靠、 运行成本低、 使用方便， 具有广阔的市场需求。 附图说明 0013 图 1 为本发明一种低温等离子体 PM2.5 净化处理装置的结构示意图。 0014 图 2 为图 1 中出风道口的结构示意图。。

17、 0015 其中 ： 需要处理的室内气体 1 进风口 2 密封盖 3 注水管 4 低温等离子体反应器 5 气室外壳 6 等离子体电源 7 等离子体发生器 8 等离子体传送偶合件 9 说 明 书 CN 103736591 A 4 3/4 页 5 风机 10 净化气室 11 净化输出气体 12 出风道口 13 放水阀 14 风机出口接长管 15 孔板 16 水气混合体 17 水箱 18 水箱中的水面线 19 逸出的净化气体 20 压力气体流向 21 气体前室 22 密封分隔条 23 紧固件 24 填充料 25 出风道口外壳 26 出风口 27。 具体实施方式 0016 参见图1、 图2， 本发明一。

18、种低温等离子体PM2.5净化处理装置， 它包括气室外壳6， 所述气室外壳 6 下方设置有水箱 18， 所述水箱 18 内水平设置有孔板 16， 所述孔板 16 位于 水箱中的水面线19以下， 所述气室外壳6前侧设置有进风口2， 所述气室外壳6内设置有低 温等离子体反应器 5， 所述低温等离子体反应器 5 前侧为气体前室 22， 气体前室 22 与低温 等离子体反应器 5 的进气口相连通， 所述低温等离子体反应器 5 后侧为净化气室 11， 所述 低温等离子体反应器 5 通过等离子传动偶合件 9 与设置于气室外壳 6 外的等离子体发生器 8 相连接， 所述等离子体发生器 8 上连接有等离子体电源。

19、 7， 所述净化气室 11 内设置有风机 10， 所述风机 10 的进风口与净化气室 11 相连通， 所述风机 10 出口端连接有风机出口接长 管15， 所述风机出口接长管15伸入水箱18内至孔板16以下， 所述气体前室22内设置有注 水管 4， 所述注水管 4 上端穿出气室外壳 6， 所述注水管 4 上端设置有密封盖 3， 所述注水管 4 下端伸入水箱 18 内至孔板 16 以下， 所述水箱 18 后侧设置有出风道口 13 和放水阀 14， 所 述出风道口 13 位于孔板 16 上方， 所述放水阀 14 位于孔板 16 下方。 0017 所述低温等离子体反应器 5 上下两侧与气室外壳 6 之。

20、间设置有密封分隔条 23， 以 便将气体前室 22 和净化气室 11 进行分隔， 气室外壳 6 同时也作为机箱， 完成箱内各部件的 固定支架功能。 0018 为了保证水箱 18 内水气混合的均匀度， 所述孔板 16 上均匀设置有多个通孔。 0019 所述出风道口13包括出风道口外壳26， 所述出风道口外壳26通过紧固件24与水 箱 18 相连接， 所述出风道口外壳 26 后侧开设有出风口 27， 所述出风道口外壳 26 内设置有 填充料 25， 该填充料 25 可将净化后排放气中的随气流压力带出的水汽凝结出水， 并可进一 说 明 书 CN 103736591 A 5 4/4 页 6 步将输出气。

21、体中可能存在的剩余异味吸收掉， 凝结水将回流至水箱 18 内， 净化后的排放气 体 12 通过出风口 27 输送出去。 0020 通过进水管 4 可定期补足水箱 18 内的工作用水， 工作一段时间后， 含有沉淀物的 溶水物的水体通过放水阀 14 排出， 通过收集盆等工具收集后送入下水口进入生活污水处 理系统进行处理。 0021 所述低温等离子体 PM2.5 净化处理装置的处理方法如下 ： 需要处理的室内气体 1 通过进风口 2 进入气体前室 22， 气体前室 22 与低温等离子体反应器 5 的进气口相连通， 需 处理的气体在低温等离子体反应器 5 内得到处理后进入净化气室 11， 风机 10 。

22、的进风口 （负 压侧） 与净化气室 11 相连通， 在风机 10 增压后， 净化压力气体通过风机出口接长管 15 引入 水箱 18 中的水体内， 压力气体流向 21 如图 1 所示， 水箱中的水面线 19 以下是水气混合体 17， 水箱中的水面线19以上是逸出的净化气体20， 逸出的净化气体20在压力驱动下经出风 道口 13 排出， 上述流程完成了气体净化过程。 0022 本发明的有益效果的机理是 ： 利用低温等离子体去除污染物的特出优势， 在外加 电场的作用下， 将含有有害颗粒物的气体在风机压力的引导下， 等离子体反应器内的放电 产生的大量携能电子轰击气体中的颗粒污染物分子， 使其受到激发并。

23、发生电离和解离， 然 后便引发了一系列复杂的物理、 化学反应， 反应过程如下 ： (1) 电场激发电子高能电子 (2) 高能电子激发分子 ( 或原子 ) 原子、 基团、 游离基团活性基团 (3) 活性基团分子 ( 或原子 ) 生成稳定物 + 热 (4) 活性基团活性基团生成稳定物 + 热 在低温等离子体环境下， 气体中复杂大分子污染物转变为简单小分子安全物质， 从而 使污染物得以降解去除。在具体实现的装置上， 控制反应条件使电离后产生的电子平均能 量在 10ev 以上， 可实现一般情况下难以实现或速度很慢的化学反应过程变得十分快速。 说 明 书 CN 103736591 A 6 1/2 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103736591 A 7 2/2 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 103736591 A 8 。