本發(fā)明涉及空氣霧霾防治領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于摩擦發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展，空氣污染日趨嚴(yán)重，尤其是工業(yè)廢氣、汽車尾氣的直接排放造成了重度霧霾天氣頻頻出現(xiàn)。霧霾主要是由二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物粉塵造成的，它使得大氣渾濁、能見度惡化而影響出行安全，會(huì)導(dǎo)致人的呼吸道感染和心血管疾病的發(fā)生，因而霧霾嚴(yán)重危及到人類的健康和生活。目前采取的一系列治理舉措，如關(guān)閉污染企業(yè)、淘汰不合格的機(jī)動(dòng)車、限制機(jī)動(dòng)車牌照、車輛單雙號(hào)限行、嚴(yán)格監(jiān)測燃油質(zhì)量、向天空噴灑水霧等方法，成本大并且效果不明顯，大量的企業(yè)關(guān)閉造成大面積人口失業(yè)并給國家經(jīng)濟(jì)增長造成了無法估量的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置，用于解決空氣中顆粒物的吸收和過濾的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氣體凈化裝置，包括：

外殼；

設(shè)置在所述外殼上的第一進(jìn)氣口和第一出氣口；

設(shè)置在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上固定有扇葉和凈化單元，其中，所述凈化單元包括：

殼體，所述殼體上具有帶有第二進(jìn)氣口的第一側(cè)壁和具有第二出氣 口的第二側(cè)壁；

固定在所述殼體內(nèi)部的電極板；

填充在所述殼體中可自由移動(dòng)的振動(dòng)顆粒，所述振動(dòng)顆粒與所述電極板的材料具有不同電負(fù)性；

氣體從所述第一進(jìn)氣口進(jìn)入所述外殼后，帶動(dòng)所述前置扇葉和凈化單元以所述轉(zhuǎn)軸為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以使所述振動(dòng)顆粒與所述電極板通過相互接觸分離的方式形成電場；所述氣體被凈化后從所述第二出氣口流出。

優(yōu)選的，所述第二進(jìn)氣口與所述第一進(jìn)氣口相對設(shè)置。

優(yōu)選的，所述第一側(cè)壁直于所述轉(zhuǎn)軸；和/或，所述第二側(cè)壁平行于所述第一側(cè)壁。

優(yōu)選的，所述凈化單元的電極板設(shè)置在與所述轉(zhuǎn)軸共軸的圓柱面上。

優(yōu)選的，所述凈化單元中包括兩個(gè)面對面設(shè)置的電極板，兩個(gè)電極板在所述轉(zhuǎn)軸的徑向分隔設(shè)置。

優(yōu)選的，單個(gè)最大尺寸球形振動(dòng)顆粒橫截面積S_顆粒與所述電極板面積S _電極，滿足S_電極﹥30S_顆粒；和/或，所述兩個(gè)電極板間的距離為2-8倍振動(dòng)顆粒球尺寸。

優(yōu)選的，所述電極板由多個(gè)電極單元組成，電極單元之間互相電連接或者不連接。

優(yōu)選的，所述多個(gè)電極單元為陣列式排列，每個(gè)電極單元為圓形、四方形、三角形；

或者，所述電極單元為條形電極單元，多個(gè)電極單元互相平行排列。

優(yōu)選的，所述條形電極單元的長度延伸方向與所述轉(zhuǎn)軸方向一致。

優(yōu)選的，沿著所述轉(zhuǎn)軸方向連接第一側(cè)壁和第二側(cè)壁的殼體側(cè)壁分別為上側(cè)壁，以及與上側(cè)壁相對的下側(cè)壁。

優(yōu)選的，所述下側(cè)壁與上側(cè)壁基本平行設(shè)置。

優(yōu)選的，所述上側(cè)壁和下側(cè)壁為弧形側(cè)壁，兩個(gè)弧形側(cè)壁所在圓柱殼與所述轉(zhuǎn)軸共軸；所述電極板設(shè)置在所述弧形側(cè)壁上。

優(yōu)選的，包括多個(gè)所述凈化單元，多個(gè)凈化單元圍繞所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置。

優(yōu)選的，多個(gè)所述凈化單元結(jié)構(gòu)相同，多個(gè)凈化單元呈軸對稱或者中心對稱分布。

優(yōu)選的，所述電極板的材料采用可導(dǎo)電的金屬材料、有機(jī)物材料或者氧化物材料。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)顆粒整體為均一材料，或者為表面層包覆內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)；所述振動(dòng)顆粒表面的材料為絕緣材料。

優(yōu)選的，所述絕緣材料選自下列材料中的一種或者幾種：胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺尼龍11、聚酰胺尼龍66、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2,6-二甲基聚亞苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯和派瑞林。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)顆粒和/或所述電極板的表面設(shè)置有微結(jié)構(gòu)；

或者所述振動(dòng)顆粒和/或所述電極板的表面經(jīng)過化學(xué)改性。

優(yōu)選的，所述微結(jié)構(gòu)包括納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)中的任一者或者多者形成的陣列；

所述化學(xué)改性為：在所述振動(dòng)顆粒的表面引入更易得電子的官能團(tuán)(強(qiáng)吸電子團(tuán))，或者在振動(dòng)顆粒表面修飾上陰離子；和/或，在電極板表面引入更易失電子的官能團(tuán)(即強(qiáng)給電子團(tuán))，或者在電極板表面修飾上陽離子。

優(yōu)選的，所述殼體的第一側(cè)壁和/或第二側(cè)壁為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述凈化單元的殼體由絕緣體材料制成。

優(yōu)選的，所述外殼和殼體為可拆卸結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)顆粒在凈化單元中的填充度為40％-500％。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)顆粒的形狀為球形、橢球形或多面體。

優(yōu)選的，所述振動(dòng)顆粒表面和電極板表面為硬質(zhì)材料或者柔性材料。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種氣體凈化方法，采用上述任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)式氣體凈化裝置，包括步驟：

氣體從所述第一進(jìn)氣口進(jìn)入所述外殼，推動(dòng)所述前置扇葉旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述凈化單元以所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述凈化單元中的振動(dòng)顆粒與所述電極板接觸分離，形成電場；

所述氣體從第二進(jìn)氣口進(jìn)入所述殼體，被凈化后的氣體從第二出氣口流出。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的氣體凈化裝置結(jié)構(gòu)簡單，采用的材料無污染廉價(jià)易得，裝置制備成本低。

氣體凈化裝置工作時(shí)，在前置扇葉的帶動(dòng)下凈化單元中的振動(dòng)顆粒與電極板互相碰撞的設(shè)計(jì)，在電極板與轉(zhuǎn)動(dòng)顆粒之間可以產(chǎn)生高電場，凈化裝置的吸附效率高。另外，氣體自身的能量使前置扇葉帶動(dòng)凈化單元繞軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行氣體凈化，不需要額外耗能。

電極板進(jìn)行圖形化設(shè)計(jì)后，電極板上的電荷不隨振動(dòng)顆粒的移動(dòng)而在電極單元之間移動(dòng)，可以形成更加穩(wěn)定的空間電場。

氣體凈化裝置的可拆卸式結(jié)構(gòu)，使凈化裝置可循環(huán)使用，其安裝在車輛上，能夠?qū)⑵囄矚庵械腜M1.0、PM2.5、PM5.0及PM10.0等造成霧霾的顆粒物進(jìn)行有效的吸收和過濾。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置垂直轉(zhuǎn)軸的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為凈化單元沿著垂直轉(zhuǎn)軸的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為凈化單元的工作原理示意圖；

圖5為凈化單元中電極板包括多個(gè)電極單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為凈化單元中電極板包括多個(gè)電極單元的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實(shí)施例中前置扇葉和凈化單元安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實(shí)施例中凈化單元兩個(gè)電極板之間的開路電壓測量結(jié)果。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本發(fā)明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上、下”是指示圖中的方向；“內(nèi)”指朝向相應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，“外”指朝向相應(yīng)結(jié)構(gòu)外部；填充度定義為振動(dòng)顆粒密排后形成的面積與上、下電極板面積之和除以2(即上、下電極板面積的平均值)的比值×100％，即振動(dòng)顆粒在電極板表面鋪 滿一定厚度時(shí)的填充度為100％。本發(fā)明中，振動(dòng)顆粒填充度的定義也適用于僅包括一個(gè)電極板的情況。

本實(shí)施方式給出了一種轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置，圖1為轉(zhuǎn)動(dòng)式氣體凈化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，包括：外殼3，設(shè)置在外殼3上的第一進(jìn)氣口1和第一出氣口2；設(shè)置在外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)軸5；固定在轉(zhuǎn)軸5上的前置扇葉4和凈化單元7。圖2為凈化單元7在轉(zhuǎn)軸5上的設(shè)置方式示意圖，圖3為凈化單元7的放大圖形，凈化單元7包括：殼體7-6，殼體7-6上具有帶有第二進(jìn)氣口的第一側(cè)壁7-1和具有第二出氣口的第二側(cè)壁7-2；固定在殼體7-6內(nèi)部的電極板7-3和7-4；填充在殼體7-6中可自由移動(dòng)的振動(dòng)顆粒7-5，振動(dòng)顆粒7-5與電極板7-3或7-4的材料具有不同電負(fù)性。為了使氣流通暢，并且將振動(dòng)顆粒7-5限制在殼體7-6內(nèi)部，第一側(cè)壁7-1和第二側(cè)壁7-2均可以為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。圖2和圖3中只是示意性的給出凈化單元7的殼體7-6的結(jié)構(gòu)，實(shí)際中，為了使第二進(jìn)氣口與第一進(jìn)氣口1相對，優(yōu)選的，第一側(cè)壁7-1面向第一進(jìn)氣口1，如圖2中所示，第一進(jìn)氣口2、前置扇葉4和第一側(cè)壁7-1依次排列。第一側(cè)壁7-1可以垂直于轉(zhuǎn)軸5，第二側(cè)壁7-2平行或者基本平行于第一側(cè)壁，有利于氣體沿著第一進(jìn)氣口1、第二進(jìn)氣口、第二出氣口、第一出氣口2順暢通過氣體凈化裝置。

為了增大凈化單元7與轉(zhuǎn)軸5的固定和接觸面積，可以在轉(zhuǎn)軸5上設(shè)置直徑較大的外轉(zhuǎn)軸6，如圖2中所示，凈化單元7與轉(zhuǎn)軸5通過外轉(zhuǎn)軸6固定連接。

氣體從第一進(jìn)氣口1進(jìn)入外殼3后，帶動(dòng)前置扇葉4和凈化單元7以轉(zhuǎn)軸5為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以使振動(dòng)顆粒7-5與電極板7-3和/或7-4通過相互接觸分離的方式形成電場；氣體從第二進(jìn)氣口進(jìn)入凈化單元7，從第二出氣口流出,電場作用下氣體被凈化。

凈化單元中，沿著轉(zhuǎn)軸方向連接第一側(cè)壁7-1和第二側(cè)壁7-2的殼體側(cè) 壁分別為上側(cè)壁，以及與上側(cè)壁的相對的下側(cè)壁，優(yōu)選下側(cè)壁與上側(cè)壁基本平行設(shè)置。更優(yōu)選為，下側(cè)壁為帖附在轉(zhuǎn)軸5或外轉(zhuǎn)軸6上的弧形側(cè)壁，上側(cè)壁為與下側(cè)壁平行設(shè)置的互相側(cè)壁?？梢詫蓚€(gè)電極板7-3和7-4分別帖附在上側(cè)壁和下側(cè)壁上，見圖3中所示，殼體7-6在垂直轉(zhuǎn)軸方向的截面為一個(gè)扇環(huán)。

凈化單元的殼體7-6在轉(zhuǎn)軸徑向延伸方向的側(cè)壁連接上側(cè)壁、下側(cè)壁、第一側(cè)壁和第二側(cè)壁，使殼體7-6形成限制振動(dòng)顆粒7-5的空間。

在其他實(shí)施例中，兩個(gè)電極板7-3和7-4也可以設(shè)置在凈化單元?dú)んw7-6的其他側(cè)壁上，只要在凈化單元隨著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，振動(dòng)顆粒7-5與電極板7-3和/或7-4通過相互接觸分離的方式形成電場即可。優(yōu)選設(shè)置在與轉(zhuǎn)軸5共軸的圓柱面上。如圖3中所示，凈化單元中包括兩個(gè)面對面設(shè)置的電極板，兩個(gè)電極板在轉(zhuǎn)軸5的徑向分隔設(shè)置。

本實(shí)施例的氣體凈化裝置包括多個(gè)凈化單元7，優(yōu)選凈化單元結(jié)構(gòu)相同，多個(gè)凈化單元7可以圍繞轉(zhuǎn)軸5設(shè)置，可以互相緊密排列，如圖2所示。優(yōu)選為偶數(shù)個(gè)凈化單元，更優(yōu)選為多個(gè)凈化單元以軸對稱或者中心對稱分布方式設(shè)置在轉(zhuǎn)軸5的周圍。相鄰的凈化單元之間可以共用側(cè)壁，使多個(gè)凈化單元連接形成一體。

在其他實(shí)施例中也可以僅包括一個(gè)凈化單元7,凈化單元的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置。

本實(shí)施方式中，凈化單元7中，電極板的個(gè)數(shù)可以為1個(gè)或者多個(gè)。由于氣體凈化裝置中凈化單元會(huì)隨著轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，可以設(shè)置在上下側(cè)壁上，也可以設(shè)置在其他側(cè)壁上。優(yōu)選為在凈化單元中設(shè)置兩個(gè)面對面的電極板，如圖2和圖3中所示，兩個(gè)電極板7-3和7-4在轉(zhuǎn)軸5的徑向分隔設(shè)置，振動(dòng)顆粒7-5設(shè)置在兩個(gè)電極板7-3和7-4之間，振動(dòng)顆?？梢栽趦蓚€(gè)電極板之間自由移動(dòng)。電極板7-3和7-4可以設(shè)置在與轉(zhuǎn)軸5共軸的圓柱面(即上下側(cè) 壁)上，電極板可以為與轉(zhuǎn)軸5共軸的圓柱面的一部分，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電極板7-3所在的圓柱面半徑大于電極板7-4所在的圓柱面半徑，轉(zhuǎn)軸橫向設(shè)置時(shí)，兩個(gè)電極板上下交替，振動(dòng)顆粒7-5可以與兩個(gè)電極板交替碰撞。

為了使凈化單元7的體積最小，外殼可以是截面為扇環(huán)的殼體(圖3所示)，兩個(gè)弧形側(cè)壁(上側(cè)壁和下側(cè)壁)所在圓柱面與轉(zhuǎn)軸5共軸，可以將半徑較小的弧形側(cè)壁固定在轉(zhuǎn)軸5(或外轉(zhuǎn)軸6)上；電極板設(shè)置在兩個(gè)圓弧形側(cè)壁上?？梢圆捎贸练e或者粘貼方式將電極板材料設(shè)置在圓弧形側(cè)壁上，形成圓柱面電極板。

兩種具有不同電負(fù)性的材料互相接觸，可以在兩種材料的表面分別形成相反的表面電荷，兩種材料互相分離時(shí)，表面電荷將被保留。本發(fā)明的氣體凈化裝置就是利用了這一原理，凈化單元7對氣體的凈化原理參見圖4，以轉(zhuǎn)軸5為水平設(shè)置為例，隨著前置扇葉4的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)凈化單元7的旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)電極板7-4和7-5不斷上下互換位置，中間的振動(dòng)顆粒7-5由于重力作用不斷與兩個(gè)電極板7-4和7-5相撞、摩擦，在振動(dòng)顆粒7-5表面產(chǎn)生大量負(fù)電荷，在電極板留下大量正電荷，空間形成電場。當(dāng)氣體從凈化單元7的第一側(cè)壁7-1(第二進(jìn)氣口)進(jìn)入凈化單元7中，氣體中的顆粒將由于靜電場吸附作用而被吸附到振動(dòng)顆粒7-5、電極板7-4和7-5上，清潔氣體從第二側(cè)壁7-2(第二出氣口)流出。

本實(shí)施方式中可以凈化的氣體，特別涉及汽車尾氣，相應(yīng)的顆粒物主要包括汽車尾氣中的PM1.0、PM2.5、PM5.0及PM10.0等造成霧霾的顆粒物，但不限制于這些顆粒物，其他引起空氣霧霾的顆粒物也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本實(shí)施方式中，所述電極板的材料采用可導(dǎo)電的金屬材料、有機(jī)物材料或者氧化物材料，振動(dòng)顆粒7-5的表面材料采用與所述電極板的材料呈不同電負(fù)性的絕緣材料或者半導(dǎo)體材料。常用的導(dǎo)電材料均可以用于制作電極 板，優(yōu)選采用金屬或者合金材料，包括鋁、銅、金和銀中的一者或者多者的任意比例合金，優(yōu)選為鋁。

每個(gè)電極板7-3或7-4可以為整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，也可以為圖形化的電極板，如圖5和圖6所示，電極板7-3由多個(gè)電極單元7-31組成，電極單元之間可以互相電連接，也可以互相之間不連接。電極單元可以為平板結(jié)構(gòu)，也可以為與殼體7-6側(cè)壁相適應(yīng)的弧形結(jié)構(gòu)。在凈化單元7轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，振動(dòng)顆粒7-5會(huì)向著凈化單元一側(cè)堆積，此種電極板結(jié)構(gòu)使每個(gè)電極單元上都帶有電荷，不會(huì)隨著振動(dòng)顆粒7-5的移動(dòng)而在電極板的電極單元之間移動(dòng)，形成較為穩(wěn)定的空間電場分布。構(gòu)成電極板的多個(gè)電極單元可以為圖5所示的陣列式排列，每個(gè)電極單元7-31可以為圓形、四方形、三角形等形狀。在其他實(shí)施例中，構(gòu)成電極板的多個(gè)電極單元可以為圖6所示的條形電極單元7-32，多個(gè)電極單元7-32互相平行排列，優(yōu)選的，條形電極單元的長度延伸方向與轉(zhuǎn)軸5方向一致。

振動(dòng)顆粒7-5的表面材料由易得電子的材料(高電負(fù)性的材料)組成，可以選擇絕緣材料，特別是聚合物高分子材料，可以從下列材料中任意選擇：胺甲醛樹脂、聚甲醛、乙基纖維素、聚酰胺尼龍11、聚酰胺尼龍66、羊毛及其織物、蠶絲及其織物、紙、聚乙二醇丁二酸酯、纖維素、纖維素醋酸酯、聚乙二醇己二酸酯、聚鄰苯二甲酸二烯丙酯、再生纖維素海綿、棉及其織物、聚氨酯彈性體、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、木頭、硬橡膠、醋酸酯、人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚酯、聚異丁烯、聚氨酯彈性海綿、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯醇縮丁醛、丁二烯-丙烯腈共聚物、氯丁橡膠、天然橡膠、聚丙烯腈、聚(偏氯乙烯-co-丙烯腈)、聚雙酚A碳酸酯、聚氯醚、聚偏二氯乙烯、聚(2,6-二甲基聚亞苯基氧化物)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚二苯基丙烷碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚氯乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯和派瑞 林。

本實(shí)施方式中，僅振動(dòng)顆粒7-5的表面與電極板7-3或7-4接觸產(chǎn)生表面電荷，因此，只需要滿足振動(dòng)顆粒7-5的表面材料與電極板的材料具有不同電負(fù)性的條件即可，振動(dòng)顆粒7-5可以整體為均一材料，也可以為表面層包覆內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)，例如為PTFE材料為表面層包覆陶瓷材料內(nèi)核的核殼結(jié)構(gòu)。

為了在旋轉(zhuǎn)過程中振動(dòng)顆粒7-5與電極板可以碰撞后分離，振動(dòng)顆粒7-5的質(zhì)量應(yīng)較大，可以為均勻結(jié)構(gòu)，也可以為核殼結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整內(nèi)核材料，例如采用金屬內(nèi)核，調(diào)整振動(dòng)顆粒7-5的密度或增加重量。

為了保證兩電極板之間不短路，凈化單元7的殼體7-6可以由絕緣材料制成，如亞克力、樹脂、PMMA等組成，其它部分材料不限。并且，殼體7-6為可拆卸結(jié)構(gòu)，以便進(jìn)行振動(dòng)顆粒7-5或者電極板的清洗。為防止振動(dòng)顆粒7-5由殼體的第二進(jìn)氣口或者第二出氣口流出，需使第二進(jìn)氣口或者第二出氣口的尺寸小于振動(dòng)顆粒7-5的尺寸，優(yōu)選第一側(cè)壁和第二側(cè)壁部分或者全部采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

振動(dòng)顆粒7-5的形狀、材質(zhì)和尺寸可變，如形狀可以為球形、橢球形、多面體(如立方體)等。在本實(shí)施方式中，振動(dòng)顆粒的尺寸定義為振動(dòng)顆粒放置在長方形空間中時(shí)，所占據(jù)最小長方形空間中長、寬、高中的最大值。

為了提高凈化單元中的電場，可以在振動(dòng)顆粒7-5的表面和/或電極板表面，全部或部分地設(shè)置微結(jié)構(gòu)，以增加振動(dòng)顆粒7-5和電極板的有效接觸面積，提高二者的表面電荷密度。該微結(jié)構(gòu)優(yōu)選為納米線、納米管、納米顆粒、納米棒、納米花、納米溝槽、微米溝槽、納米錐、微米錐、納米球和微米球狀結(jié)構(gòu)，以及由前述結(jié)構(gòu)形成的陣列，特別是由納米線、納米管或納米棒組成的納米陣列，可以是通過光刻蝕、等離子刻蝕等方法制備的線狀、立方體、或者四棱錐形狀的陣列，陣列中每個(gè)陣列單元的尺寸在納米到微米量級，具 體微納米結(jié)構(gòu)的單元尺寸、形狀不應(yīng)該限制本發(fā)明的范圍。

另外，也可以對振動(dòng)顆粒7-5和/或電極板的表面進(jìn)行化學(xué)改性，能夠進(jìn)一步提高電荷在接觸瞬間的轉(zhuǎn)移量，從而提高氣體中顆粒物的吸附能力，化學(xué)改性又分為如下兩種類型：在振動(dòng)顆粒7-5的表面引入更易得電子的官能團(tuán)(強(qiáng)吸電子團(tuán))，或者在振動(dòng)顆粒7-5表面修飾上陰離子；和/或，在電極板表面引入更易失電子的官能團(tuán)(即強(qiáng)給電子團(tuán))，或者在電極板表面修飾上陽離子。

強(qiáng)給電子團(tuán)可以包括：氨基、羥基、烷氧基等，強(qiáng)吸電子團(tuán)可以包括：?；?、羧基、硝基、磺酸基等。官能團(tuán)的引入可以采用等離子體表面改性等常規(guī)方法，例如可以使氧氣和氮?dú)獾幕旌蠚庠谝欢üβ氏庐a(chǎn)生等離子體，從而在電極板材料表面引入氨基。在材料表面修飾離子，可以通過化學(xué)鍵合的方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以在采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)的振動(dòng)顆粒表面利用溶膠-凝膠(英文簡寫為sol-gel)的方法修飾上正硅酸乙酯(英文簡寫為TEOS)，而使其帶負(fù)電。也可以在電極板金屬金上利用金-硫的鍵結(jié)修飾上表面含十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的金納米粒子,由于十六烷基三甲基溴化銨為陽離子，故會(huì)使整個(gè)電極板變成帶正電性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)振動(dòng)顆粒和電極板的材料選擇合適的修飾材料與其鍵合，以達(dá)到本發(fā)明的目的。

本實(shí)施方式并不限定振動(dòng)顆粒7-5表面和電極板必須是硬質(zhì)材料，也可以選擇柔性材料，材料的硬度并不影響二者之間的接觸摩擦效果。

本實(shí)施方式的氣體凈化裝置中，振動(dòng)顆粒7-5的填充度可以為40％-500％，優(yōu)選為100％-200％。實(shí)際中，振動(dòng)顆粒的數(shù)量可以根據(jù)殼體7-6的尺寸、形狀以及兩個(gè)電極板之間的距離靈活確定，最少可以為僅包括一個(gè)振動(dòng)顆粒。

以振動(dòng)顆粒7-5采用球形為例，顆粒球尺寸為球的直徑，振動(dòng)顆粒的尺 寸可以大小均勻，也可以大小不一致；單個(gè)最大尺寸球形振動(dòng)顆粒橫截面積S_顆粒遠(yuǎn)小于電極板面積S_電極，滿足S_電極﹥30S_顆粒。另外，兩個(gè)電極板間的距離要大于2倍振動(dòng)顆粒球的尺寸，優(yōu)選大于或等于2-8倍振動(dòng)顆粒球尺寸。這里所述的電極板面積S_電極，是一個(gè)電極板的總面積(即電極單元的面積總和)。

外殼3的第一進(jìn)氣口1和第一出氣口2可由普通導(dǎo)氣管組成，導(dǎo)氣管材料可以為金屬或耐高溫聚合物材料。第一進(jìn)氣口1和第一出氣口2在外殼3的位置可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行設(shè)置，可設(shè)置在外殼3的同一側(cè)，也可設(shè)置在外殼3的兩側(cè)。為濾除氣流中的水分，還可在所述進(jìn)氣口1上設(shè)置干燥裝置或冷凝裝置。

考慮到可以在氣流進(jìn)入外殼3或者凈化單元7之前，濾除氣流中體積較大的顆粒物，可在第一進(jìn)氣口1安裝濾網(wǎng)，或者也可以在第一進(jìn)氣口1與凈化單元7之間安裝濾網(wǎng)，以保證濾除其他中體積較大的顆粒物。所述濾網(wǎng)可以是金屬濾網(wǎng)，也可以由非金屬材料制成。

下面給出制造本實(shí)施方式所述的氣體凈化裝置中凈化單元的一個(gè)優(yōu)選方案，但該凈化單元的制造并不限制于此。

該優(yōu)選方案中：選擇厚度為2mm的亞克力板制作扇形盒子狀殼體，殼體為截面如圖3所示扇環(huán)的柱殼，沿著轉(zhuǎn)軸方向的長度為160mm，第一側(cè)壁7-3和第二側(cè)壁7-4上的網(wǎng)孔直徑為1.5mm；將兩個(gè)包括多個(gè)電極單元的電極板面對面固定在扇形盒子的兩個(gè)圓弧形側(cè)壁上，兩個(gè)電極板均為與轉(zhuǎn)軸5共軸的圓柱面的一部分，外側(cè)電極板(電極板7-3)所在圓周的半徑為72mm，內(nèi)側(cè)電極板(電極板7-4)所在圓周的半徑為37mm，振動(dòng)顆粒7-5為PTFE材料、直徑為2mm的實(shí)心球。將組裝好的12個(gè)凈化單元按照圖2所示的結(jié)構(gòu)固定在亞克力外轉(zhuǎn)軸6上，將轉(zhuǎn)軸、前置扇葉和凈化單元一起(如圖7) 設(shè)置在外殼內(nèi)，外殼材料采用厚度0.5mm的金屬鋁箔，外殼上第一進(jìn)氣口和第一出氣口的直徑為120mm，第一進(jìn)氣口和第一出氣口分別設(shè)置在轉(zhuǎn)軸的兩端。汽車尾氣管道連接在第一進(jìn)氣口，尾氣吹動(dòng)前置扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸使凈化單元轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)電極板間開路電壓測量結(jié)果見圖8，開路電壓可達(dá)500V左右。尾氣通過第二進(jìn)氣口(第一側(cè)壁)進(jìn)入凈化單元，尾氣中的PM2.5、PM5.0、PM10.0等顆粒物被電極板和振動(dòng)顆粒吸附，形成對尾氣的過濾作用，被凈化的氣體從第二出氣口(第二側(cè)壁)流出凈化單元，再從第一出氣口流出氣體凈化裝置。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，該實(shí)施例提供的凈化裝置對汽車尾氣的PM2.5、PM5.0、PM10.0等顆粒物的平均過濾效率超過80％。

本發(fā)明的氣體凈化裝置各部分均采用常用的材料，結(jié)構(gòu)簡單，具有成本低、無污染、吸附效率高及可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車上，能夠?qū)⑵囄矚庵械腜M1.0、PM2.5、PM5.0及PM10.0等造成霧霾的顆粒物進(jìn)行有效的吸收和過濾。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，各部件的形狀、材質(zhì)和尺寸的變化。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。