[發明專利]一種自生熱量降解臭氧的等離子體發生技術工藝及裝置

有效

• 申請號: 202110272894.X
• 申請日: 2021-03-14
• 公開（公告）號: CN113041805B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 張冠軍;張波;孫宇豪;王晨旭;常正實
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/00
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 秦麗

本發明公開了一種自生熱量降解臭氧的等離子體發生技術工藝及裝置，利用局部熱平衡的滑動弧放電等離子體，產生活性粒子，傳導自生熱量，同步實現滅活致病微生物的和分解殘留臭氧。本發明公開的基于自生熱量降解臭氧的等離子體發生技術包括：利用放電等離子體中活性粒子殺滅空氣中病菌，同時將放電區域產生的熱量傳導至氣流下游區域，利用形成的高溫區域降解殘余臭氧。基于此工藝，本發明公開了多套自生熱量降解臭氧的等離子體裝置，包括噴槍式、刀式和龍卷式，它們無需額外添加催化劑或熱分解部件，不存在催化劑易飽和與失活的問題，充分利用放電的熱量，實現了氣體滅菌和臭氧分解的一體化處理，具有高效節能、工藝穩定和結構緊湊的優勢。

技術領域

本發明涉及等離子體發生裝置技術領域，尤其涉及一種自生熱量降解臭氧的等離子體發生技術工藝及裝置。

背景技術

大氣壓低溫等離子體(APLTP)中富含高能電子(1-10eV)、離子、激發態原子分子、自由基、以及其他含氧含氮的活性粒子(ROS和RNS)，已作為一種高效的分子活化手段深度應用于環境保護、材料改性、能源轉化和航空航天等領域。在室內空氣凈化領域，APLTP中荷電粒子和氧化性分子可以快速滅活空氣中懸浮的致病微生物，是一種無耗材消耗的干式處理技術，有望替代傳統的物理吸附法和噴灑消毒劑法。

值得關注的是，經APLTP處理過的空氣中會殘留一定濃度的臭氧，這極大地限制了APLTP技術在室內空氣凈化中的推廣應用。研究數據表明，APLTP處理會在空氣中引入0.3-10ppm的臭氧，具體濃度因放電類型和消耗功率有所差異，但已遠高于國家標準中對室內臭氧濃度的限制(不超過0.1ppm)。為了降低尾氣中臭氧濃度，研發人員通常采用催化吸附降解和加熱分解這兩種處理方式。催化吸附降解法是一種利用負載有特殊的金屬、金屬氧化物或光催化劑的多孔材料，來吸附并降解尾氣中的殘余臭氧的技術手段，但大量工程實踐指出，該方法存在“易飽和”和“失效快”的弊端，即正常運行1-2小時后多孔催化劑會吸附飽和，而使用2-4個月后負載的催化劑會逐漸失效。另一種加熱分解法多應用在工業廢氣凈化領域，通常讓尾氣通過一片200-300℃的高溫區域后再排放，雖然高溫加熱有助于降解臭氧，但這種方法顯然能耗更高。因此，APLTP在空氣凈化領域的進一步推廣應用急需找尋一種長效穩定且節能環保的除臭氧途徑。

為了解決上述問題，本發明提出一種利用放電自生熱量來降解臭氧的技術思路，即將放電產生的“廢熱”導出形成局部高溫區，并引導凈化后的空氣流經該高溫區以達到降解臭氧的目的。基于此原理，本發明進一步公開了三種低臭氧殘留的等離子體裝置結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種自生熱量降解臭氧的等離子體發生裝置，解決高效穩定且節能環保的除臭氧技術的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明一種自生熱量降解臭氧的等離子體發生裝置，待處理的空氣進入到自生熱量降解臭氧的等離子體發生裝置后，采用空氣滑動弧放電原理；首先空氣在活性粒子作用下殺菌消毒，之后在自身放電之后產生的高溫下，對臭氧進行降解，實現空氣凈化。

優選的，包括噴槍式結構，所述噴槍式結構包括陶瓷隔熱罩、接地電極、高壓電極、螺旋導熱片、氣流起旋器、絕緣套管和接地固定支架；所述高壓電極設置在所述氣流起旋器的中心位置上，所述氣流起旋器設置在所述絕緣套管的內部，所述絕緣套管設置在所述接地固定支架上；所述接地電極的端部螺紋連接在所述接地固定支架上，所述氣流起旋器和高壓電極位于所述接地電極的內部；所述螺旋導熱片套設在所述接地電極外部，所述陶瓷隔熱罩套在所述螺旋導熱片的外部。

優選的，所述高壓電極、氣流起旋器和絕緣套管均固定設置在所述接地固定支架上。

優選的，所述接地電極內部設置與臺階，所述臺階與所述氣流起旋器端部相配合，用于鎖住氣流起旋器和高壓電極。