大面积电晕等离子体空气净化器的制作方法

本发明属于环境治理技术领域，具体涉及一种大面积电晕等离子体空气净化器。

背景技术：

等离子体空气净化技术集成了灭菌、除尘、分解甲醛和tvoc等多种功能，在众多领域有着广泛的应用前景。然而，在空气中放电产生等离子体时，副产物臭氧和氮氧化物难以避免，使等离子体技术在室内空气净化领域受到严重制约。如果人类或者动物长时间处于臭氧和氮氧化物超标环境，将可能引起身体的不适反应，也有研究表明，植物生长于臭氧浓度长期超标的环境中，也会导致减产。为了避免臭氧或者氮氧化物浓度超标，只能降低等离子体的功率密度，这就牺牲了等离子体灭菌、除尘、分解甲醛和tvoc的效率。等离子体空气净化效率与臭氧和氮氧化物浓度超标之间的矛盾已经严重地制约了等离子体技术在室内空气净化领域、绿色有机农业领域和养殖领域的推广应用。

在等离子体工业废气处理方面，等离子体功率较大，虽然对臭氧和氮氧化物指标不敏感，但是，传统的不对称电极结构放电装置，比如针板电极结构、线板或者带板结构，强放电区主要集中在在针尖处、线周围或者带边缘处局域很小的空间，是主要反应区，而更多的弱放电区域反应性很弱，导致等离子体处理工业废气的能效比低下，这也是制约等离子体工业废气处理技术广泛应用的关键因素。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种净化效率高的大面积电晕等离子体空气净化器。

本发明提供的大面积电晕等离子体空气净化器，拥有大面积电晕电极，因而，可以产生大体积的电晕放电区域，在不降低等离子体功率的前提下，降低电晕区放电强度，低功率密度不利于臭氧和氮氧化物的生成，很好地解决了等离子体空气净化效率与臭氧和氮氧化物浓度超标之间的矛盾，而平板型电晕电极可产生大体积的电晕放电区域，有利于提高了等离子体空气净化和工业废气处理的效率。

本发明提供的大面积电晕等离子体空气净化器，包括平板型电晕电极、集尘电极和光源三部分组成，其结构如图1所示。各部分构成如下：

平板型电晕电极：由导电纤维布、平板型龙骨和金属丝组成；其中，平板型龙骨为扁条形状，导电纤维布紧贴在平板型龙骨的侧面，金属丝螺旋式地绕在贴有导电纤维布的平板型龙骨扁条上，构成一条平板型电晕电极；平板型电晕电极与高压电源的高压输出端连接；

集尘电极：为平板型，集尘电极表面经过疏水处理，集尘电极与高压电源的低压输出端连接；

若干条平板型电晕电极与若干块集尘电极相互间隔交替设置，即一块平板型电晕电极设置在两块集尘电极板中间，反之，一块集尘电极板设置在两平板型电晕电极中间，平板型电晕电极表面与集尘电极表面平行且正对，平板型电晕电极的功能是发射电荷并向集尘电极施加高压电场，电晕电极的导电纤维布发射电荷使灰霾带电，带电灰霾在高压电场作用下向集尘电极加速运动，集尘电极的功能是收集带电粒子；

光源：为外部光源，数量若干，分别设置在电晕电极的一端，以及设置在平板型电晕电极的一侧；外部光源发射高强度光束，投射到平板型电晕电极与集尘电极之间的等离子体放电区域，以及气流离开放电区域后的等离子体尾流区域。

所述的紧贴在平板型龙骨侧面的导电纤维布是非织造毛毡，或者无纺布，或者绒面编织布，或者金属网。

所述的紧贴在平板型龙骨侧面的导电纤维布由含碳纤维，或者金属纤维，或者氧化物纤维的材料制成。

所述的紧贴在平板型龙骨侧面的导电纤维布覆盖平板型龙骨表面的5%-100%。

所述的螺旋式地绕在贴有导电纤维布的平板型龙骨扁条上的金属丝到集尘电极的距离小于导电纤维布到集尘电极的距离。

所述的螺旋式地绕在贴有导电纤维或者金属网带的平板型龙骨扁条上的金属丝经过表面钝化处理，以提高表面电阻率。

所述的集尘电极表面经过疏水处理，包括对集尘电极表面进行微结构加工，或者镀疏水涂层。

所述的外部光源是半导体固态光源，比如发光二极管（led）、激光二极管（ld），或者是气体放电灯管，如低压汞灯。

所述的外部光源发射的光子能量在1.0-8.0ev范围内。

所述的外部光源发射的是脉冲光。

在平板型电晕电极与集尘电极之间施加电压为4000v-30000v，根据电极间距大小施加相应电压，使平板型电晕电极与集尘电极之间形成强电场，平板型电晕电极发射正电荷或者负电荷，电荷与光子协同作用于流经电极之间的气体；气流从电极之间通过时，灰霾被电荷捕获后带电，带电灰霾在电场中向集尘电极运动，被集尘电极收集；气流中的vocs和细菌与活性粒子（如电子、羟基、氧原子、臭氧、光子、激发态原子和分子等）反应，变成无害的小分子；气体从平板型电晕电极与集尘电极之间出来时，虽然已经清洁，但有一定活性，其中活性成粒子，如臭氧和氮氧化物分子，会吸收光子而被分解，最后洁净安全的气流从装置排放出来。

本发明提供的大面积电晕等离子体空气净化器，通过大面积电晕电极实现了大面积电晕放电，获得大体积电晕等离子体反应区用于灰霾去除和有害气体降解，一方面，增加了空气在等离子体反应区的渡越时间，即可以增加了颗粒物的荷电时间和有害物质的反应时间，提高荷电效率和有害物质降解效率，另一方面也增大了光等离子体协同反应区域，即增加了光子参与等离子体反应的几率因，因此，可以提高光等离子体协同空气净化效率。大面积电晕放电较细线和尖端放电等局域电晕放电，还有更低的电晕强度，可以降低臭氧和氮氧化物产率。

附图说明

图1为光增强等离子体空气净化装置示意图。

图2为组合电极示意图。

图中标号：1为平板型电晕电极，2为集尘电极，3为光源，1-1为龙骨，1-2为导电纤维布，1-3为金属丝。

具体实施方式

实施例1

一种大面积电晕等离子体空气净化器，包括平板型电晕电极、集尘电极和光源三部分，各部分构成如下：

平板型电晕电极：采用一条铝扁条作为龙骨，铝扁条厚3mm，宽40mm，长470mm；采用导电碳纤维毡作为导电纤维布，碳纤维毡厚0.5mm，宽86mm，长450mm；碳纤维毡将铝扁条全部包裹住，露出两端各10mm，用直径0.5mm的铝丝在包裹了碳纤维毡的铝扁条外表面螺旋式绕制若干环圈，即构成一个平板型电晕电极。

集尘电极：一条铝扁条作为一个集尘电极，铝扁条厚1mm，宽60mm，长500mm。50个集尘电极与49个平板型电晕电极平行组装，组成一个空气净化模块。每两个集尘电极中间设置一个平板型电晕电极，每两个平板型电晕电极中间有一个集尘电极，平板型电晕电极与集尘电极交替设置，平板型电晕电极组与高压电源高压输出端连接，集尘电极组与高压电源低压输出端连接。集尘电极与平板型电晕电极的铝金属丝之间的距离为10mm，平板型电晕电极的碳纤维毡到集尘电极之间的距离为10.5mm。

光源：每个平板型电晕电极的一端设置一颗功率为1w的紫外ld光源，中心波长在405nm，半导体光源能效高，主要功能是增强等离子体荷电和降解有害气体能力，并且，波长较长，不会增强臭氧产率；另外，在平板型电晕电极的一侧，即等离子体尾流区域，设置3支15w的低压汞灯灯管，灯管与平板型电晕电极垂直，低压汞灯主辐射光谱的峰值在253.7nm，该波长是臭氧和氮氧化物强吸收波段，主要功能是分解臭氧和氮氧化物。

本实施例装置应用的大面积电晕等离子体空气净化器，与同功率的单纯钨丝电晕电极放电装置对比，出口臭氧浓度下降了50%，氮氧化物浓度下降了35%，30立方标准测试室内，4小时vocs降解率提高了38%，pm2.5去除95%所需时间10分钟，缩短5分钟，显著提高了空气净化效率，并降低了臭氧和氮氧化物浓度。