本發(fā)明涉及一種高效除塵模塊制備方法，屬于除塵和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

就我國(guó)大氣污染治理的復(fù)雜性和艱巨性而言，我國(guó)急需一種能首先在人居環(huán)境下高效去除大氣中霧霾顆粒的高效除塵技術(shù)。

室內(nèi)空氣顆粒去除技術(shù)最成熟的是使用hepa濾芯，這也是大多數(shù)空氣凈化器廠家采用的技術(shù)方案，然而hepa壓降很大，導(dǎo)致動(dòng)力設(shè)備噪音高、能耗大，同時(shí)hepa無(wú)法清洗，必須定期更換，因此hepa的費(fèi)用導(dǎo)致室內(nèi)空氣凈化器的操作費(fèi)用居高不下。本研究團(tuán)隊(duì)采用向多孔介質(zhì)孔道里面填塞扭線毛刷的方法制備了低氣阻的氣體顆粒凈化模塊(zl201210418554.4)，然而該模塊必須合理選擇縛塵劑配方，否則對(duì)于2～3微米以下的顆粒去除效果不佳。噴霧水洗的技術(shù)方案也被用于某些空氣凈化裝置，但噴霧會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)空氣過(guò)度加濕，而且其顆粒去除效果并不高，同時(shí)由于噴霧水常常是自來(lái)水，其中水質(zhì)硬度導(dǎo)致的鹽分使霧滴揮發(fā)后反而增大了室內(nèi)空氣的顆粒數(shù)。本研究團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了半濕法的靜電除塵(除霧)裝置(cn201510593461.9)，是通過(guò)部分浸沒(méi)于液面下的圓板做收塵劑，正負(fù)電性交錯(cuò)排列，對(duì)已經(jīng)荷載電荷的微細(xì)顆粒進(jìn)行捕捉，該裝置可以對(duì)微細(xì)顆粒實(shí)現(xiàn)高效去除，并避免了常見(jiàn)干法靜電除塵過(guò)程中的粉塵二次逃逸，然而該設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度較大，且必須高度水平放置，否則會(huì)發(fā)生不同電性的液槽之間的電擊穿事故。

綜上所述，目前我國(guó)亟需一種氣阻小、通量大、簡(jiǎn)單靈活的除塵裝置，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)人居環(huán)境當(dāng)中的空氣凈化，降低霧霾顆粒對(duì)人體的危害具有重要意義。

本研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性的將扭線刷除塵模塊和靜電除塵原理相耦合，獲得了具有良好除塵能力的除塵模塊，且其壓降較低，同時(shí)可以對(duì)空氣中的微細(xì)粒子實(shí)現(xiàn)高效的捕捉和去除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過(guò)一種簡(jiǎn)單的方法獲得具有低氣阻、高通量的高效除塵模塊。該模塊結(jié)構(gòu)緊湊、制作方法簡(jiǎn)單、非常適合對(duì)室內(nèi)空氣中的微細(xì)顆粒進(jìn)行去除。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本高效除塵模塊由荷電模塊和駐極扭線刷除塵模塊組成，在除塵過(guò)程中，先使用荷電模塊對(duì)氣流中的粉塵進(jìn)行荷電，也就是使含塵的氣流過(guò)安置有電暈極和收塵極的荷電模塊的電場(chǎng)，從而對(duì)氣流中的粉塵進(jìn)行荷電，而后使氣流通過(guò)駐極扭線刷除塵模塊，駐極扭線刷除塵模塊是具有多于一個(gè)氣流通道的金屬或陶瓷模塊，氣流通道互相平行，且通道為圓柱形，氣流通道內(nèi)部填塞有扭線刷，所填塞的扭線刷的刷毛為駐極高分子材料，由于扭線刷刷毛上長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)空間電荷和偶極電荷，因此氣流中被荷載正電或負(fù)電的顆粒將以異性相吸的原則向扭線刷刷毛的負(fù)電荷區(qū)域或正電荷區(qū)域移動(dòng)，并被牢固吸附在扭線刷刷毛上完成除塵，當(dāng)除塵模塊吸附過(guò)多粉塵時(shí)，通過(guò)洗滌的方法將刷毛上的的粉塵洗掉并使模塊實(shí)現(xiàn)再生。

本空氣除塵凈化裝置的特征還在于：本凈化器前端的荷電模塊的電暈極電壓為-3～-20kv，或3～20kv，電暈極為公稱直徑0.1～1mm的圓絲、星形線、螺旋線，極間距為0.5～10cm，收塵極接地；駐極扭線刷除塵模塊所使用的材質(zhì)是碳素鋼、不銹鋼、鐵、鋁、銅、鋁合金；駐極扭線刷除塵模塊所使用的材質(zhì)還可以是堇青石陶瓷、莫來(lái)石陶瓷、sic陶瓷、al2o3陶瓷；駐極扭線刷除塵模塊內(nèi)的氣流通道直徑為10mm～100mm，氣流通道長(zhǎng)度為5cm～80cm；扭線刷的中心的兩根扭線是金屬材質(zhì)的碳素鋼、不銹鋼、鐵、鋁、銅或鋁合金，扭線刷刷毛的材質(zhì)是經(jīng)過(guò)駐極處理的聚乙烯絲、聚丙烯絲、聚四氟乙烯絲、聚偏氟乙烯絲、聚六氟丙烯絲、氟化乙丙烯共聚物絲、聚醚酰亞胺絲、聚酰亞胺絲；扭線刷的刷體直徑是相應(yīng)的駐極扭線刷除塵模塊氣流通道直徑的1.1～1.6倍。

相比于常見(jiàn)的除塵裝置，本方法獲得的除塵模塊尺寸可調(diào)、對(duì)微細(xì)粉塵去除效果好。由于避免了采用微孔或狹縫來(lái)截留顆粒，所以該模塊具有壓降小、風(fēng)量大的特點(diǎn)。在該模塊中，大量的交錯(cuò)扭線刷刷毛作為有效收塵表面，同時(shí)能通過(guò)靜電力固定粉塵，有效避免了被捕捉的粉塵再次飛揚(yáng)逃逸。

附圖說(shuō)明

說(shuō)明書附圖1～圖5對(duì)本技術(shù)方案進(jìn)行了直觀闡釋：

圖1a表達(dá)了尚未填塞扭線刷的金屬材質(zhì)的駐極扭線刷除塵模塊構(gòu)成方式，其中1為金屬模塊，2為氣流通道，3和4為金屬模塊上下蓋板，5和6為金屬模塊側(cè)面蓋板，8和9分別為金屬模塊的前后花板，上面留有氣流進(jìn)入的圓孔，7為構(gòu)成氣流通道的圓管，圖1a中的箭頭為各個(gè)部分的組合方向，圖1b為組合好的尚未填塞扭線刷的駐極扭線刷除塵模塊的金屬模塊，該模塊同樣可以通過(guò)陶瓷擠出來(lái)燒制，圖1c為尚未填塞扭線刷的駐極扭線刷除塵模塊的側(cè)視圖，圖1不對(duì)氣流通道的排列方式構(gòu)成任何限制，氣流通道可以如圖1這樣正三角形排列，也可以以其他方式任意排列，只要保證氣流通道平行便可；

圖2駐極扭線刷除塵模塊的構(gòu)成方式，圖2a為毛刷填塞的過(guò)程，圖2b為填塞好毛刷的駐極扭線刷除塵模塊斜視圖，圖2c為填塞好毛刷的駐極扭線刷除塵模塊的正視圖，其中10為扭線刷，該扭線刷的刷毛為駐極高分子材料。

其中圖3a為荷電模塊的后視圖，圖3b為荷電模塊的正視圖，圖3c為荷電模塊的斜視圖，圖3d為荷電模塊的側(cè)視圖，圖3中11為高壓電源，12為荷電模塊的電暈極，13為荷電模塊的收塵板，14為荷電模塊電暈極組的供電連接線，15為荷電模塊外殼和收塵極的接地連接線，該線和高壓電源的另一極相連，圖3不對(duì)荷電模塊的電暈極電性構(gòu)成限制，荷電模塊的電暈極可以接高壓電源正極也可以接高壓電源負(fù)極。

圖4為將荷電模塊和駐極扭線刷除塵模塊組合起來(lái)的示意圖，其中圖4a為扭線刷刷柄在氣流上游時(shí)的裝置側(cè)視圖，圖4b為扭線刷刷柄在氣流下游時(shí)的裝置側(cè)視圖，圖4c為圖4a的斜視圖，其中為了清楚起見(jiàn)，圖4c沒(méi)有畫出扭線刷的刷毛，圖4也不能對(duì)荷電模塊的電極電性選擇構(gòu)成限制，荷電模塊的電暈極可荷載正電或負(fù)電，圖5中的箭頭為氣流方向。

圖5為駐極扭線刷除塵模塊中的單個(gè)氣流通道內(nèi)的除塵機(jī)理圖，其中16為駐極扭線刷除塵模塊的氣體通道孔壁，17為扭線刷的刷毛，18為扭線刷中心的金屬刷柄，19為帶負(fù)電的粉塵顆粒，20為帶正電的粉塵顆粒，由于靜電引力的作用，荷載負(fù)電的粉塵顆粒將向扭線刷表面的正電駐極區(qū)域移動(dòng)，而荷載正電的粉塵顆粒將向扭線刷表面的負(fù)電駐極區(qū)域移動(dòng)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：本高效除塵模塊由荷電模塊和駐極扭線刷除塵模塊組成，在除塵過(guò)程中，先使用荷電模塊對(duì)氣流中的粉塵進(jìn)行荷電，也就是使含塵的氣流過(guò)安置有電暈極和收塵極的荷電模塊的電場(chǎng)，從而對(duì)氣流中的粉塵進(jìn)行荷電，而后使氣流通過(guò)駐極扭線刷除塵模塊，駐極扭線刷除塵模塊是具有多于一個(gè)氣流通道的金屬或陶瓷模塊，氣流通道互相平行，且通道為圓柱形，氣流通道內(nèi)部填塞有扭線刷，所填塞的扭線刷的刷毛為駐極高分子材料，由于扭線刷刷毛上長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)空間電荷和偶極電荷，因此氣流中被荷載正電或負(fù)電的顆粒將以異性相吸的原則向扭線刷刷毛的負(fù)電荷區(qū)域或正電荷區(qū)域移動(dòng)，并被牢固吸附在扭線刷刷毛上完成除塵，當(dāng)除塵模塊吸附過(guò)多粉塵時(shí)，通過(guò)洗滌的方法將刷毛上的的粉塵洗掉并使模塊實(shí)現(xiàn)再生。

本空氣除塵凈化裝置的特征還在于：本除塵模塊前端的荷電模塊的電暈極電壓為-3～-20kv，或3～20kv，電暈極為公稱直徑0.1～1mm的圓絲、星形線、螺旋線，極間距為0.5～10cm，收塵極接地；駐極扭線刷除塵模塊所使用的材質(zhì)是碳素鋼、不銹鋼、鐵、鋁、銅、鋁合金；駐極扭線刷除塵模塊所使用的材質(zhì)還可以是堇青石陶瓷、莫來(lái)石陶瓷、sic陶瓷、al2o3陶瓷；駐極扭線刷除塵模塊內(nèi)的氣流通道直徑為10mm～100mm，氣流通道長(zhǎng)度為5cm～80cm；扭線刷的中心的兩根扭線是金屬材質(zhì)的碳素鋼、不銹鋼、鐵、鋁、銅或鋁合金，扭線刷刷毛的材質(zhì)是經(jīng)過(guò)駐極處理的聚乙烯絲、聚丙烯絲、聚四氟乙烯絲、聚偏氟乙烯絲、聚六氟丙烯絲、氟化乙丙烯共聚物絲、聚醚酰亞胺絲、聚酰亞胺絲；扭線刷的刷體直徑是相應(yīng)的駐極扭線刷除塵模塊氣流通道直徑的1.1～1.6倍。

下面舉出幾個(gè)具體實(shí)施例，以進(jìn)一步理解本發(fā)明：

實(shí)施例1：

制備一個(gè)流道尺寸為30cm×20cm的荷電模塊，其極間距為3cm，用10根直徑0.1mm，且長(zhǎng)度為20cm的圓絲為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為3cm，電暈極荷載6000v正電壓，收塵極板接地，連接一塊尺寸30cm×20cm×10cm的不銹鋼質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為10cm、孔直徑為10mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為15mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為293，取293支扭線毛刷，其外徑為11mm，刷毛材質(zhì)為經(jīng)過(guò)電暈放電駐極的聚乙烯絲，毛位長(zhǎng)度為10cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為銅絲，插入該不銹鋼荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效捕捉粉塵的氣體凈化模塊，在5m/s的空氣線速下，壓降小于80pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)95％。

實(shí)施例2：

制備一個(gè)流道尺寸為20cm×20cm的荷電模塊，其極間距為2cm，用10根直徑1mm，且長(zhǎng)度為20cm的星形線為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為3cm，電暈極荷載2000v負(fù)電壓，收塵極板接地，連接一塊尺寸20cm×20cm×5cm的碳鋼質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為5cm、孔直徑為20mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為24mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為68，取68支扭線毛刷，其外徑為32mm，刷毛材質(zhì)為經(jīng)過(guò)電暈放電駐極的聚丙烯絲，毛位長(zhǎng)度為5cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為鋁絲，插入該碳鋼荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，在4m/s的空氣線速下，其壓降小于28pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)75％。

實(shí)施例3：

制備一個(gè)流道尺寸為10cm×10cm的荷電模塊，其極間距為5cm，用2根直徑0.5mm，且長(zhǎng)度為10cm的螺旋線為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為4cm，電暈極荷載20kv正電壓，收塵極板接地，連接一塊尺寸10cm×10cm×5cm的堇青石質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為5cm、孔直徑為15mm的圓柱形孔道，心間距為20mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為27，取外徑為20mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為經(jīng)電子束轟擊法駐極的聚四氟乙烯絲，毛位長(zhǎng)度為5cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為不銹鋼絲，插入該銅質(zhì)荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效捕捉粉塵的氣體凈化模塊，在10m/s的空氣線速下，其壓降小于120pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)88％。

實(shí)施例4：

制備一個(gè)流道尺寸為1m×1m的荷電模塊，其極間距為10cm，用10根直徑0.2mm，且長(zhǎng)度為1m的圓絲為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為10cm，電暈極荷載20kv負(fù)電壓，收塵極板接地，連接一塊尺寸1m×1m×0.1m的鋁質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為40cm、孔直徑為80mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為90mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為126，取外徑為88mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為經(jīng)靜電紡絲駐極的聚醚酰亞胺絲，毛位長(zhǎng)度為40cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為鋁合金絲，插入該鋁制荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效粉塵的氣體凈化模塊，在10m/s的空氣線速下，其壓降小于60pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)88％。

實(shí)施例5：

制備一個(gè)流道尺寸為50cm×50cm的荷電模塊，其極間距為0.5cm，用100根直徑0.2mm，且長(zhǎng)度為50cm的圓絲為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為4cm，電暈極荷載3000kv正電壓，收塵極板接地，取一塊50cm×50cm×20cm的鐵質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為20cm、孔直徑為30mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為36mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為180，取外徑為35mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為經(jīng)電暈紡絲駐極的聚酰亞胺，毛位長(zhǎng)度為20cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為鐵絲，插入該鐵質(zhì)荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效除塵的氣體凈化模塊，在10m/s的空氣線速下，其壓降小于80pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)90％。

實(shí)施例6：

制備一個(gè)流道尺寸為30cm×20m的荷電模塊，其極間距為4cm，用5根直徑0.5mm，且長(zhǎng)度為30cm的星形線為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為5cm，電暈極荷載10kv正電壓，收塵極板接地，連接一塊尺寸30cm×20cm×10cm的莫來(lái)石陶瓷質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為10cm、孔直徑為10mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為15mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為293，取293支扭線毛刷，其外徑為11mm，刷毛材質(zhì)為經(jīng)過(guò)電暈放電駐極的聚四氟乙烯絲，毛位長(zhǎng)度為10cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為鐵絲，插入該鋁合金荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效除塵的氣體凈化模塊，在5m/s的空氣線速下，壓降小于60pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)95％。

實(shí)施例7：

制備一個(gè)流道尺寸為30cm×20m的荷電模塊，其極間距為2cm，用10根直徑0.1mm，且長(zhǎng)度為30cm的星形線為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為5cm，電暈極荷載3kv負(fù)電壓，收塵極板接地，取一塊尺寸30cm×20cm×10cm的鋁合金質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為10cm、孔直徑為10mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為15mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為293，取293支扭線毛刷，其外徑為11mm，刷毛材質(zhì)為經(jīng)電暈放電駐極的聚偏氟乙烯絲，毛位長(zhǎng)度為10cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為不銹鋼絲，插入該不銹鋼荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效除塵的氣體凈化模塊，在5m/s的空氣線速下，壓降小于60pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)95％。

實(shí)施例8：

制備一個(gè)流道尺寸為50cm×50cm的荷電模塊，其極間距為0.5cm，用100根直徑0.2mm，且長(zhǎng)度為50cm的圓絲為電暈絲，收塵極板在氣流方向上的寬度為4cm，電暈極荷載3000kv正電壓，收塵極板接地，取一塊50cm×50cm×20cm的sic陶瓷質(zhì)駐極扭線刷除塵模塊，其氣流通道為長(zhǎng)度為20cm、孔直徑為30mm的圓柱形孔道，孔道之間的圓心間距為36mm，每三個(gè)臨近孔道的圓心按照正三角形方式排列，孔數(shù)為180，取外徑為35mm的扭線毛刷，刷毛材質(zhì)為經(jīng)電暈放電駐極的聚六氟丙烯絲，毛位長(zhǎng)度為20cm，每根毛刷中間的兩根扭線絲為鐵絲，插入該鐵質(zhì)荷電模塊的孔道中，每孔插一根毛刷，獲得可以高效除塵的氣體凈化模塊，在10m/s的空氣線速下，其壓降小于80pa，對(duì)粒徑2μm的霧滴，其截留效率超過(guò)90％。