基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法，空氣被引入中空纖維膜管，并透過中空纖維膜管上的膜孔，截留分離空氣中的懸浮顆粒物和大分子有機污染物，然后以氣泡的形式穿過水層，除去空氣中能溶于水的污染物，得到凈化后的空氣。本發(fā)明還公開了一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置。本發(fā)明主要基于膜分離和水洗凈化技術(shù)，并結(jié)合活性炭吸附和紫外線殺菌，實現(xiàn)對封閉空間內(nèi)空氣的全面凈化，節(jié)約能源，噪聲小。
【專利說明】基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣凈化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一些專家稱，繼“煤煙型”、“光化學(xué)煙霧型”污染后，現(xiàn)代人正進入以“室內(nèi)空氣污染”為標(biāo)志的第三污染時期?，F(xiàn)代人有80%以上，平均90%的時間在室內(nèi)度過，在傳統(tǒng)建筑中，人們常采用將室外空氣引入室內(nèi)的通風(fēng)方式，來改善室內(nèi)熱舒適條件及空氣品質(zhì)。隨著采暖空調(diào)的廣泛使用，出于系統(tǒng)節(jié)能的考慮，人們開始提高建筑的密封程度，同時減少新風(fēng)量，導(dǎo)致室內(nèi)污染物得不到新風(fēng)稀釋而濃度升高。此外，室外空氣的污染問題也日趨嚴(yán)重，新風(fēng)中的污染物，尤其是PM2.5，可進入人體肺部，對人體健康危害極大。
[0003]現(xiàn)有的空氣凈化技術(shù)主要有:靜電集塵技術(shù)、活性炭吸附技術(shù)、濾網(wǎng)過濾技術(shù)、負(fù)尚子技術(shù)、低溫非對稱等尚子技術(shù)、光催化凈化技術(shù)等。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)主要存在的問題有:一、除塵不徹底，會產(chǎn)生二次污染，如靜電集塵、負(fù)離子技術(shù)；二、凈化過程會產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，如靜電集塵、負(fù)離子技術(shù)和光催化凈化技術(shù)都會產(chǎn)生臭氧、氮氧化物等對人體有害的物質(zhì)。
[0005]現(xiàn)在還有一類空氣凈化器采用的是水洗凈化，如專利申請?zhí)枮?01120154964.3的“水洗空氣凈化器”、專利申請?zhí)枮?00820118641.7的“一種圓錐形內(nèi)螺旋吸水式水洗空氣凈化裝置”等，它們是使空氣在通過水簾或水幕時得到凈化，這種凈化器產(chǎn)生水簾或水幕需要耗費大量水和電，而且噪聲很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法及裝置，在膜分離技術(shù)和水洗凈化空氣技術(shù)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合現(xiàn)有的活性炭吸附和紫外線除菌技術(shù)，使空氣得到全面的凈化。
[0007]一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，包括帶有進風(fēng)口和送風(fēng)口的殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件包括:
[0008]膜殼，內(nèi)部裝有水，頂部開有出風(fēng)口，該出風(fēng)口與所述送風(fēng)口連通；
[0009]中空纖維膜管束，浸沒在所述膜殼內(nèi)的水中，由多根中空纖維膜管組成，所述中空纖維膜管束的一端密封，另一端穿過膜殼與所述的進風(fēng)口連通。
[0010]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:將化工領(lǐng)域的新興技術(shù)——膜分離技術(shù)應(yīng)用于空氣凈化，采用中空纖維膜和水共同作用，將中空纖維膜管束浸沒在水中，空氣從一側(cè)通入中空纖維膜管束，經(jīng)中空纖維膜管束分離后的空氣以氣泡的形式從水中冒出，空氣中的懸浮顆粒物和能溶于水的氣體污染物被去除，實現(xiàn)空氣的初步凈化。
[0011]優(yōu)選的，位于所述殼體內(nèi)，在所述出風(fēng)口和送風(fēng)口之間依次設(shè)有活性炭板和紫外燈管。初步凈化后的空氣還存在部分不溶于水的有害物質(zhì)及細(xì)菌、病毒等，活性炭板和紫外燈管能依次除去不溶于水的有害物質(zhì)及細(xì)菌、病毒等，使空氣得到完全的凈化。
[0012]所述的中空纖維膜管為疏水性中空纖維膜管，使水不能進入膜管內(nèi)；優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜管、聚四氟乙烯(PTFE)中空纖維膜管或聚氯乙烯(PVC)中空纖維膜管。
[0013]進風(fēng)口處設(shè)有風(fēng)機，風(fēng)機用于空氣的引入，加速空氣進入殼體內(nèi)，提升空氣凈化速度。
[0014]優(yōu)選的，所述膜殼的頂部還設(shè)有入水口，底部設(shè)有出水口。膜殼內(nèi)的水在使用一段時間后，水中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)增加，會降低懸浮顆粒物和能溶于水的氣體污染物的去除效率，因此，在膜殼上設(shè)置入水口和出水口，便于水的更換。
[0015]所述中空纖維膜管束的一端通過環(huán)氧樹脂密封，另一端管與管之間以及管與所述膜殼之間也采用環(huán)氧樹脂密封。中空纖維膜管束的兩端均采用環(huán)氧樹脂密封，以使空氣只能從管壁上的膜孔通過，并防止水進入中空纖維膜管束內(nèi)以及膜殼內(nèi)水的泄漏。
[0016]本發(fā)明還提供了一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法，空氣被弓I入中空纖維膜管，并透過中空纖維膜管上的膜孔，截留分離空氣中的懸浮顆粒物和大分子有機污染物，然后以氣泡的形式穿過水層，除去空氣中能溶于水的污染物，得到凈化后的空氣。
[0017]進一步優(yōu)選的，所述凈化后的空氣依次經(jīng)過活性炭板吸附和紫外燈管照射，得到全面凈化后的空氣。
[0018]本發(fā)明的原理是:膜分離技術(shù)凈化空氣的機理是分子篩分和克努森擴散。根據(jù)分子篩分機理，分子大小不同的混合物與膜接觸后，大分子截留，而小分子則通過孔道，從而實現(xiàn)分離?？諝馀c中空纖維膜接觸后，空氣中的固體和液體的小顆粒懸浮物被截留，而空氣等小分子則可以通過。當(dāng)膜孔徑比氣體分子的平均自由程小時，氣體分子與孔壁之間的碰撞幾率大于分子間的碰撞，其分離原理主要遵循克努森擴散理論。根據(jù)克努森擴散理論，氣體透過膜孔的速度與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比，因此空氣中的大分子有機污染物因其滲透速度較小實現(xiàn)分離?？諝馔ㄟ^膜孔徑后在浸沒在水中的膜外表面形成很多小氣泡，小氣泡上升過程與水充分接觸，空氣中易溶于水的有害物質(zhì)被去除。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]本發(fā)明主要基于膜分離和水洗凈化技術(shù)，并結(jié)合活性炭吸附和紫外線殺菌，實現(xiàn)對封閉空間內(nèi)空氣的全面凈化?？諝馔ㄟ^中空纖維膜后，懸浮顆粒物和大分子有機污染物被截留分離；空氣通過膜孔徑后以氣泡的形式與水充分接觸，空氣中能溶于水的污染物被去除；膜組件出口的空氣再經(jīng)過活性炭板，活性炭板能吸附空氣中的氣體污染物，并能除異味；最后在紫外線燈管的照射下殺死空氣中的病毒、細(xì)菌等微生物污染物。至此，封閉空間內(nèi)的空氣得到全面的凈化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明空氣凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為中空纖維膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為圖2的橫向截面圖。
[0024]圖中:1、進風(fēng)口，2、風(fēng)機，3、中空纖維膜組件，31、中空纖維膜管束，32、膜殼，33、出風(fēng)口，34、環(huán)氧樹脂，35、水，4、活性炭板，5、紫外燈管，6、送風(fēng)口，7、殼體?！揪唧w實施方式】
[0025]如圖1所示，一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，包括殼體7、充水的中空纖維膜組件3、活性炭板4和紫外燈管5。
[0026]殼體7底部的一側(cè)設(shè)有進風(fēng)口 1，進風(fēng)口 I處安裝有風(fēng)機2，風(fēng)機2將空氣引入殼體7內(nèi)，充水的中空纖維膜組件3與風(fēng)機2連通，中空纖維膜組件3的頂部帶有出風(fēng)口 33，用于初步凈化后空氣的排出，殼體7的頂部設(shè)有送風(fēng)口 6，出風(fēng)口 33和送風(fēng)口 6之間依次設(shè)有活性炭板4、紫外燈管5，活性炭板4用于吸附空氣中的污染物并去除空氣的異味，紫外燈管的照射能殺死空氣中的細(xì)菌、病毒等微生物。
[0027]如圖2所示，充水的中空纖維膜組件3為本發(fā)明的空氣凈化裝置的核心部件，其橫向截面圖如圖3所示。中空纖維膜組件3主要由膜殼32和中空纖維膜管組成。膜殼32主體呈圓筒形，內(nèi)部裝有水，膜殼32頂面的中部設(shè)有出風(fēng)口 33，凈化后的空氣由出風(fēng)口 33排出。多根中空纖維膜管組成中空纖維膜管束31，并完全浸沒在膜殼32內(nèi)的水35中，中空纖維膜管束31的一端用環(huán)氧樹脂34封裝在膜殼32內(nèi)，中空纖維膜管束31的另一端與進風(fēng)口 I連通，且朝向進風(fēng)口 I的一端與膜殼32之間也通過環(huán)氧樹脂34密封，防止漏水?？諝鈴倪M風(fēng)口 I處通入中空纖維膜管束31，空氣從膜孔徑透過膜管后，以氣泡形式從水中穿過，然后由出風(fēng)口 33排出。
[0028]在本實施例中，中空纖維膜管束由多根PVDF中空纖維膜管組成，且膜殼的頂部還設(shè)有入水口，底部設(shè)有出水口。水通過入水口進入膜殼內(nèi)，當(dāng)水中的污染物較多時，將帶有污染物的水由出水口排出，實現(xiàn)膜殼內(nèi)水的更換。
[0029]本發(fā)明空氣凈化裝置的工作過程如下:
[0030]具體使用時，啟動風(fēng)機2，空氣從進風(fēng)口 I進入充水的中空纖維膜組件3，分別流入各根中空纖維膜管內(nèi)，空氣中的懸浮顆粒物(包括固體和液體小顆粒)被截留，大分子的有機污染物也由于滲透速率的不同得到分離；而小分子的空氣可以通過膜孔徑，在膜外表面形成很多小氣泡，與中空纖維膜管束31外的水35有很大的接觸面積，空氣在穿過水層的過程中，空氣中能溶于水的污染物被被去除；空氣以氣泡的形式冒出水面，從中空纖維膜組件3的出風(fēng)口 33處排出，繼續(xù)流經(jīng)位于中空纖維膜組件3上方的活性炭板4，活性炭板4能吸附空氣剩余的氣體污染物，并去除空氣的異味；最后在紫外燈管5的照射下，空氣中的細(xì)菌、病毒等微生物被殺死，并由殼體7頂部的送風(fēng)口 6排出，得到全面凈化后的空氣。
【權(quán)利要求】
1.一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，包括帶有進風(fēng)口和送風(fēng)口的殼體，其特征在于，所述殼體內(nèi)設(shè)有中空纖維膜組件，中空纖維膜組件包括: 膜殼，內(nèi)部裝有水，頂部開有出風(fēng)口，該出風(fēng)口與所述送風(fēng)口連通； 中空纖維膜管束，浸沒在所述膜殼內(nèi)的水中，由多根中空纖維膜管組成，所述中空纖維膜管束的一端密封，另一端穿過膜殼與所述的進風(fēng)口連通。
2.如權(quán)利要求1所述的基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，其特征在于，位于所述殼體內(nèi)，在所述中空纖維膜組件的出風(fēng)口和送風(fēng)口之間依次設(shè)有活性炭板和紫外燈管。
3.如權(quán)利要求1所述的基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，其特征在于，所述的中空纖維膜管為疏水性中空纖維膜管。
4.如權(quán)利要求3所述的基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化裝置，其特征在于，所述的中空纖維膜管為PVDF中空纖維膜管、PTFE中空纖維膜管或PVC中空纖維膜管。
5.一種基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法，其特征在于，空氣被引入中空纖維膜管，并透過中空纖維膜管上的膜孔，截留分離空氣中的懸浮顆粒物和大分子有機污染物，然后以氣泡的形式穿過水層，除去空氣中能溶于水的污染物，得到凈化后的空氣。
6.如權(quán)利要求5所述的基于膜分離技術(shù)和水洗凈化的空氣凈化方法，其特征在于，所述凈化后的空氣依次經(jīng)過活性炭板吸附和紫外燈管照射，得到全面凈化后的空氣。
【文檔編號】B01D50/00GK103591648SQ201310542752
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】邱利民, 石芳芳, 張 林, 趙海洋 申請人:浙江大學(xué)