中空纤维膜式空气净化器的制作方法与工艺

文档序号:13015101阅读:418来源:国知局
技术领域本发明涉及一种膜分离空气净化器,特别是运用膜分离筛分机理分离气体与固态微粒,以净化污染空气的空气净化器。技术背景在雾霾天气现象中,人们最为关注的当属PM2.5。PM2.5和PM10是指可吸入颗粒污染物,它们是两项重要的空气质量检测指标。这类颗粒物含有各种化学成分,同时也是细菌、病毒等微生物的传播载体。目前市场上的空气净化器就固态污染物的净化从技术上有机械滤网净化、静电集尘净化、负离子净化等。而从净化气态污染物的层面,又有吸附式净化以及光催化氧化等原理。这些净化技术都存在各自的缺点,比如机械滤网净化与吸附式净化的滤芯使用寿命较短,需要周期性更换,这造成了使用成本的增加。再比如静电集尘净化和负离子净化,容易产生二次污染,而且净化器的制造工艺复杂,制造成本较高。PM10和PM2.5分别指空气动力学直径小于等于10微米以及2.5微米的颗粒物,可设计过滤孔径的中空纤维膜利用筛分机理可以过滤掉这些颗粒污染物。而且中空纤维膜可以清洗,可以反复使用,这解决了普通滤芯式空气净化器需要更换滤芯的缺点。光催化氧化活性吸附炭也具有自清洁功能,可降低用户的使用成本。作为过滤的核心部件,中空纤维膜与活性吸附炭造价较低,这克服了部分现有空气净化器造价高昂的缺点。现在还有一类利用中空纤维膜净化空气的净化器,如专利申请号为201310542752.6的“基于膜分离技术和水洗净化的空气净化方法及装置”,这种净化器中的中空纤维膜采用膜腔进气的方式,固态颗粒污染物沉积在膜内腔,需要定期更换新的膜组件,造成使用成本的增加。再比如专利申请号为201320046259.0的“一种鼓风式空气净化器”,并没有考虑中空纤维膜的过滤孔径,以及空气中的水分堵塞膜孔,以及灰尘吸附膜壁难以清洗等问题,并且过滤方法单一,不能过滤气态污染物。

技术实现要素:
本发明的目的在于组合两种净化方式,利用中空纤维膜筛分机理过滤空气中的固态污染物,利用活性吸附炭过滤气态污染物,结构简单且可以反复使用。为实现上述目的,本发明采用的技术方案为:中空纤维膜式空气净化器,包括风机、活性吸附炭、中空纤维膜组件。组件外有孔网状外壳作为净化器的进气口,膜组件、活性吸附炭盒、风机依次密封连接。空气只可由纤维膜组件外侧进入,经过过滤最后由风机排出。所述风机为直流涡轮风机或其他可以提供负压的离心式风机,位于设备上方,进风口与活性吸附炭盒密封连接,为中空纤维膜组件提供适当负压。所述中空纤维膜组件下方有灰尘收集盒,被中空纤维膜阻挡在外侧的固态颗粒可沉降集中在收集盒中。采用的中空纤维膜材料本身具有抗静电和疏水性能,也可采用表面涂覆纳米涂层的中空纤维膜,纳米涂层的作用为抗静电和疏水。采用1-2微米过滤孔径的中空纤维膜时,可过滤PM2.5及PM10等较大尺寸的固态污染物,且能保证最大的气体通过效率,减少风机的负载并缩短净化器工作时间。另外,也可采用0.1-1微米过滤孔径,或过滤孔径更小的中空纤维膜。此时,可过滤空气中的一些细菌和其他尺寸更小的有害微粒,过滤效果更好,但气体通过性相对减弱。经过中空纤维膜过滤的空气,在风机的负压驱动下进入活性吸附炭盒,在活性吸附炭盒内过滤掉气态污染物。经过过滤的洁净空气由风机侧面的出风口排出。所述的活性吸附炭盒、中空纤维膜组件、灰尘收集盒均为可简单拆卸装置,方便拆卸清洗。所述风机出风口与送风道中有消音材料,可吸收部分风机噪音。本发明的有益效果:净化颗粒污染物效率高,本发所明采用的中空纤维膜,具有比表面积大的特点,使得净化器在较小的体积下具有较大的净化面积。可长期使用,采用膜分离物理筛分机理,而且抗静电功能可防止灰尘吸附在膜表面,疏水性可防止空气中的水分堵塞膜孔,这些都使得中空纤维膜组件在使用中没有材料损耗。经济性,本发明结构简单,制造成本低;中空纤维膜可清洗,延长了使用寿命,从而降低使用成本。无二次污染,物理净化原理,净化过程中不产生二次污染。过滤固态颗粒尺寸范围大,中空纤维膜孔径可设计,1微米左右的孔径可过滤PM2.5和PM10等各空气动力学尺寸的颗粒污染物。附图说明:图1为空气净化器结构图;图2为空气净化器外表面示意图;图3为中空纤维膜组件俯视图;图4为中空纤维膜丝排布示意图;图5为中空纤维膜过滤示意图;图6为净化器底部结构俯视图。图中:1、风机马达及电路模块,12、涡轮风扇,13、风机出风口,2、封闭式外壳体,3、孔网状壳体,4、灰尘收集功能区,41灰尘收集盒,5、中空纤维膜组件,51、中空纤维膜丝,52、中空纤维膜丝固定装置,53、中空纤维膜组件固定卡齿,511、中空纤维膜可设计膜孔,512、抗静电性及疏水性的膜体,513、中空纤维膜腔,6、活性吸附炭盒。具体实施方式如图1所示,净化器通电后,电机1工作,带动12涡轮风扇旋转,将机体中的空气排除13出风口,在2、6封闭壳体构成的风扇工作区及活性炭吸附功能区表面产生负压。进一步,风机产生的负压作用在51中空纤维膜丝上,驱动513中空纤维膜腔中的空气排出。如图4、图5所示,受空气负压驱动,外界未过滤空气由3孔网状外壳进入到膜组件外侧,气体经过511中空纤维膜可设计膜孔进入513中空纤维膜腔后,再经6活性吸附炭盒过滤气态污染物,由涡轮风机排出,此时排出的空气为已过滤空气。此时,固体颗粒被阻挡在512抗静电性及疏水性的膜体外,由于具有疏水性和抗静电性,511中空纤维膜可设计膜孔不会被空气中的水分堵塞,被阻挡在膜外侧的固态颗粒污染物也不会吸附在512抗静电性及疏水性的膜体表面。进一步,固态颗粒污染物经过中空纤维膜的筛分,将沉降至4灰尘收集功能区。41灰尘收集盒可取出,便于清洗。52中空纤维膜固定装置上有53中空纤维膜组件固定卡齿,方便解锁拆卸,5中空纤维膜组件可取出清洗后反复使用。
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