引入磁场的预荷电集尘空气净化效率的研究
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空气净化技术和设备研发 一、引言
随着全球化和工业化的发展,环境污染问题越来越严重。空气污染作为最为重要的环境污染问题之一,已经引起了人们的高度关注。许多人已经开始注重空气净化。为了解决这个问题,许多国家已经开始研发空气净化技术和设备。
二、空气净化技术 1.静电过滤技术 静电过滤技术(Electrostatic Precipitators)是通过将空气置于静电场中,使粒子带电,然后通过带电板进行分离,将空气中的颗粒物去除。这种技术具有高效率和低运营成本等优点。
2.活性炭吸附技术 活性炭吸附技术(Activated Carbon Adsorption)是利用活性炭吸附空气中的污染物,净化空气的技术。活性炭具有高比表面积和孔隙率,能够吸附多种有机和无机物质。该技术具有逐级过滤净化、高效去除有害气体的优点。
3.光催化技术 光催化技术(Photocatalysis)是利用光催化材料吸附空气中的污染物,并在光的作用下,产生可以分解水分子的活性氧及有机物分解的自由基,实现对空气的净化。这种技术具有低能耗和较高的净化效率等优点。
三、空气净化设备 1.空气净化器 空气净化器是一种能够过滤空气中有害物质并释放出干净空气的设备。常见的空气净化器包括HEPA过滤器、负离子发生器等。空气净化器可以有效地去除空气中的灰尘、花粉、烟雾、细菌等。
2.中央空气净化系统 中央空气净化系统是一种能够净化整个楼宇空气并向各个室内通风口进行净化的设备。该系统通常包括过滤器、压缩机和通风管道等部件。这种设备适合于需要净化大面积空气的场所,如大型办公楼、医院等。
4.车用空气净化设备 车用空气净化设备是一种能够在汽车内净化空气的设备。车用空气净化器常常采用负离子发生器或纳米银离子材料进行空气净化。这种设备可有效去除车内异味、烟雾等有害物质,提高人们的行车舒适性。
四、结论 空气净化技术和设备在解决当前环境污染问题中发挥着重要的作用。随着人们对空气质量的关注日益增加,空气净化技术和设备的研发和应用将会迎来更加广阔的市场前景。我们应该加强研发,并采取相应措施减少空气污染,使我们的环境更加健康和美好。
空气净化技术的最新进展随着全球城市化进程的加快和环境污染日益严重,空气净化技术在过去几年取得了显著的进展。
本文将介绍一些空气净化技术的最新研究成果,包括静电除尘技术、光催化技术和活性炭吸附技术。
静电除尘技术是一种常见的空气净化技术,它通过静电力将空气中的颗粒物吸附在电极上,从而净化空气。
最新的研究表明,通过改进电极材料和电场分布,静电除尘技术的去除效率得到了显著提高。
例如,研究人员开发了一种新型的纳米电极材料,能够增强静电除尘器的沉降效果,从而提高了净化空气的效率。
此外,一些研究还探索了静电除尘技术与其他技术的联合应用,如静电除尘技术与光催化技术的联合,通过相互协作来提高空气净化效果。
光催化技术是一种利用光催化剂催化空气中的有害气体进行氧化分解的技术。
最新的研究表明,光催化技术在提高净化效率和降低能源消耗方面取得了重要突破。
例如,研究人员利用纳米光催化剂,通过改变其表面结构和光吸收能力,提高了净化效果。
此外,一些研究还发现,通过引入可见光响应的催化剂,可以进一步提高净化效率,并降低紫外线照射对人体的辐射危害。
与此同时,一些研究还探索了光催化技术与其他技术的结合应用,如光催化技术与静电除尘技术的联合,通过相互补充来提高空气净化效果。
活性炭吸附技术是一种通过将有害气体吸附在活性炭表面来净化空气的技术。
近年来,活性炭吸附技术在材料改性和吸附剂设计方面取得了重要进展。
最新的研究表明,通过改变活性炭的孔结构和化学组成,可以提高其吸附容量和选择性。
例如,一些研究人员通过掺杂金属离子或氮原子,改变活性炭的化学性质,提高其对特定气体的吸附性能。
此外,一些研究还探索了活性炭吸附技术与其他技术的组合应用,如活性炭吸附技术与光催化技术的联合来提高空气净化效果。
综上所述,空气净化技术在过去几年取得了显著的进展。
静电除尘技术、光催化技术和活性炭吸附技术都在不断改进与创新,以提高其净化效率和能源利用效果。
未来,随着科技的不断进步和环境污染的加重,空气净化技术将继续发展,并为改善空气质量提供更多有效的解决方案。
静电学在空气净化技术中的应用近年来,随着环境污染问题的日益严重,人们对空气质量的关注也越来越高。
空气净化技术作为改善室内空气质量的重要手段之一,受到了广泛关注。
而静电学作为一门研究静电现象的学科,也被应用于空气净化技术中,发挥着重要的作用。
静电净化技术是利用静电力对空气中的微粒进行捕集和去除的一种方法。
通过静电场的作用,将空气中的尘埃、细菌、病毒等微粒带电,然后利用静电力使其沉降或吸附在带电电极上,从而达到净化空气的目的。
静电净化技术有许多优点。
首先,它具有高效去除微粒的能力。
静电力对微粒的捕集效果远远优于传统的过滤方法,可以去除直径小于0.01微米的微粒,有效净化空气。
其次,静电净化技术不会产生二次污染。
相比于传统的过滤方法,静电净化不需要更换滤芯,避免了滤芯的堵塞和细菌滋生的问题。
此外,静电净化技术还具有低能耗、无噪音等优点,使其成为一种理想的空气净化技术。
静电净化技术的应用领域广泛。
首先,它被广泛应用于医疗环境中。
医院是一个容易产生细菌和病毒的地方,而静电净化技术可以有效去除空气中的细菌和病毒,保障患者和医护人员的健康。
其次,静电净化技术也被应用于电子厂、实验室等对空气质量要求较高的场所。
在这些场所中,静电净化技术可以有效去除空气中的微尘,保证设备的正常运行和实验的准确性。
此外,静电净化技术还可以应用于家庭、办公室等室内环境,改善室内空气质量,提高人们的生活和工作质量。
静电净化技术的发展也面临一些挑战。
首先,静电净化技术需要稳定的电源供应。
静电净化设备需要稳定的电源来提供静电场,因此在一些电力供应不稳定的地区可能会面临困难。
其次,静电净化技术需要定期维护和清洁。
由于静电净化设备需要长时间运行,容易积累灰尘和污垢,需要定期清洁和维护,否则可能影响净化效果。
此外,静电净化技术还需要考虑对人体的安全性。
静电场对人体有一定的刺激作用,因此在设计和使用静电净化设备时需要注意人体安全问题。
为了进一步提高静电净化技术的效果,研究人员还在不断探索和创新。
空气净化技术的最新研究成果随着生活水平的提高,人们逐渐意识到空气质量的重要性。
空气中的各种污染物不仅会影响人们的身体健康,也会对环境造成负面影响。
因此,研究空气净化技术就显得十分重要。
最近几年,空气净化技术有了很大的发展,下面将介绍一些最新的研究成果。
一、臭氧负离子发生器臭氧负离子发生器是将普通氧气分子通过高压电场分解成氧负离子和自由电子,再与氧气分子结合而形成臭氧分子,进而起到空气净化的作用。
最新的研究表明,臭氧负离子发生器是一种非常有效的空气净化技术。
通过实验发现,在臭氧负离子的作用下,三丁基氨和甲苯等有害物质的去除率可以达到90%以上。
二、光催化技术光催化技术是运用光化学原理,将光能转化为化学能,通过催化剂促进污染物分解的一种环保化学技术。
最新的研究显示,光催化技术可以对空气中的甲醛、苯等有害物质进行有效分解。
科研人员发现,采用三氧化二铁为催化剂,在紫外光的照射下,甲醛的分解率可达到90%以上。
三、物质吸附技术物质吸附技术是利用吸附剂吸附有害气体的方法,在吸附过程中将有害气体分离出来,达到净化的作用。
纳米吸附材料是物质吸附技术的一种新型材料,是指由纳米材料通过改性后作为吸附剂所制成的纳米吸附材料。
最新的研究表明,通过采取纳米技术和微波辅助为材料进行改性,可制备出吸附效果更好的纳米吸附剂。
此外,科学家们也在探索利用利用生物吸附剂,如活性炭和植物,达到空气净化的目的。
四、空气净化产品的智能化随着人们生活水平的提高,对生态环境和健康的关注越来越高。
相应的,空气净化产品市场正在发生着巨大变化。
最新的研究表明,随着智能家居的兴起,空气净化技术正逐渐向智能化发展。
智能化的空气净化产品,可以实现智能控制,比如通过手机APP控制、语音控制等形式,而且很多智能空气净化器还可以检测室内温度、湿度、PM2.5等参数,并在这些参数超标时自动启动净化器。
五、结语通过对以上空气净化技术最新的研究成果的介绍,我们可以看到空气净化技术在不断的进步和创新,科技的进步让空气净化更加便捷和智能化,也让人们的生活更加健康。
等离子体空气消毒净化引言近年来,空气污染问题日益受到公众的关注。
对居室、办公室、车间厂房、车辆等室内环境的空气污染状况及其净化措施的研究尤为重要,而医疗系统的空气污染,特别是细菌和病毒的传播,对医护人员和就医病人带来了严重的危害。
等离子体空气净化杀菌技术由于其快速杀灭细菌、化学转化有毒有害物资的特性而越来越受到专家和用户的关注。
1、室内空气污染状况室内空气污染有其特殊性:1)室内空气质量受室外空气的影响,常见的空气污染物有香烟烟雾、有害气体、尘埃、花粉、孢子、细菌、、病毒等。
在我国城市,室内空气的主要污染物包括总TSP、CO、SO2 NOx、碳氢化合物等。
2)室内还存在一些特殊的污染源,其中包括合成建筑材料、燃气具、家用电器、化学制品以及生活在室内的人、宠物、植物等。
此外,建筑通风情况不佳,也进一步加剧污染程度。
3)离子失衡是空气污染的一种形式,空气中含有大量的正、负离子,一般正负离子浓度处于基本平衡状态,一旦失衡,就会对人体键康造成影响。
研究表明,负离子能降低人体血液中的复合胺浓度,有利于对氧的吸收和利用,加速氧的传输,促进新陈代谢,使人感觉精神愉悦,头脑清醒。
正离子则降低对氧的传输,使人产生程度不同的缺氧症状,导致精神萎靡不振、烦躁、紧张、头痛等。
医疗系统室内空气中的污染物除了上述污染外,细菌和病毒的污染非常重要。
由于人多,菌类物质种类繁多,极易传染。
同时由于空气中的离子浓度处于极度不平衡状态。
在污染较为严重的室内环境中,负离子浓度通常不足100个/cm3,加巨了病毒的传热和变异。
因此,对室内空气净化时,不仅要去除各种污染物(TSP和各种有害气体),调节空气中的离子平衡,重要的是要杀灭细菌。
应用物理过滤原理只能清除尺寸较大的悬浮颗粒物,而对尺寸较小的悬浮物、烟雾及有害气体的清除能力较差,对杀菌和调节离子平衡无作用;应用化学吸收吸附原理则存在较大的安全风险,可能会引起二次污染。
而使用等离子体技术则可以解决这些问题。
基于静电吸附原理的除尘净化装置摘要:现代工业发展迅速,引发一系列的环境问题,雾霾天气频发,PM2.5的指数持高不下,因此,产生了一系列的空气净化产品,现有的空气净化产品多为空气净化器,各种类型的净化器功能大多相似,但长时间在室内使用空气净化器,会对人健康造成一定的负面影响。
本产品基于静电吸附原理的除尘净化装置可以在源头处减少PM2.5颗粒污染物进入室内,减少颗粒物对人体的影响,提高室内的空气质量。
关键词:PM2.5;空气质量;静电吸附;净化1社会背景1.1国外髙压静电除尘技术的发展过程及现状1907年,科特雷尔首次将静电除尘技术应用于工业烟气的净化,并取得了成功,直到今天,静电除尘技术已广泛应用于钢铁工业、冶炼工业、火电工业、化工甚至所有领域。
据数据统计,从1955年到现在,静电除尘技术在工业烟气处理能力普遍强化的情况下,现在的环境保护要求更加严格,可以预计,静电除尘技术将得到更广泛的应用和发展。
1.2国内静电除尘技术的发展过程及现状自20世纪60年代以来,我国一直在不断研究静电除尘器,引进国外先进技术。
静电除尘器的数量与日俱增,并逐步涉及到各个行业的粉尘治理。
我国静电除尘器的研究经历了四个阶段:包括起步阶段(60年代)、初级发展阶段(70年代)、提升阶段(80年代)和高速发展阶段(90年代)。
在这个科技发展的新时代,静电除尘器应不断达到新的标准,实现更全面的除尘范围。
2研究目的人类社会在发展进步的同时,也要注意自然环境的保护。
但是随着工业化的发展,经济不断地发展进步,环境受到的破坏却越来越严重,其中最严重的当属空气污染。
2.1影响空气质量的因素空气污染,是最直接影响到人类的生存环境的一种环境污染,以下是影响空气质量的几种主要的因素:1.工业污染:随着经济社会的发展进步,人类进入了工业革命时期,在工业生产的过程中,必然会产生大量的工业气体排入空气中,这就对空气造成了巨大的污染。
2.交通运输:随着社会的不断发展,人民生活水平得到了巨大的改善,尤其是家庭轿车最近几年的发展,家庭小汽车已经成为大众化的状态,越来越多的家庭拥有家庭轿车。
第35卷 第8期2001年8月 西 安 交 通 大 学 学 报JOURNALOFXIcANJIAOTONGUNIVERSITYVol.35 l8Aug.2001
文章编号:0253-987X(2001)08O0785O05引入磁场的预荷电集尘空气净化效率的研究
原乃武,杨 武,娄建勇,荣命哲(西安交通大学电气工程学院,710049,西安)
摘要:提出了在集尘板间引入磁场的创新方法并研究了其对净化效率的影响.通过试验和对试验数据的分析,讨论了引入磁场的预荷电集尘法在净化空气过程中放电电压大小和极性、磁场大小和方向、粒子初速度、集尘板间距等因素对净化效率的影响.结果表明,引入适当强度的磁场可提高净化效率,理想的预荷电放电电压为-6kV(直流);根据具体情况,集尘板间距和粒子的初速度存在着一个最佳值.关键词:空气净化;磁场;预荷电;效率中图分类号:X513 文献标识码:A
ResearchontheEfficiencyofAirPurificationbyCollectingPre2ChargedSuspendParticleswiththeMagneticField
YuanNaiwu,YangWu,LouJianyong,RongMingzhe(SchoolofElectricalEngineering,XicanJiaotongUniversity,Xican710049,China)
Abstract:Anewmethodispresentedtoapplymagneticfieldintheairpurificationbycollectingpre2chargedsuspendparticles.Basedontheexperimentsandanalysisoftherelativedata,someeffectivefactors,suchasthepolarityandvalueofthedischarging2voltage,thedirectionandvalueofthemag2neticfield,theinitialparticlespeed,andthecollectingplatespan,etc.ontheprocessofairpurifica2tionarediscussed.Theresultsshowthatthepurificationefficiencyisenhancedbypropermagneticfield,-6kVdirectcurrentvoltageisanoptimalvalueandtherearetwooptimalvaluesoftheplatespanandtheinitialparticlespeedaccordingtodifferentsituations.Keywords:airpurification;magneticfield;pre2charged;efficiency
作为人类的生存条件之一,大气的保护和改善是人类关注的焦点.目前,全球范围内的大气净化技术还不够成熟,但室内环境如居室、办公室等小范围内空气质量的改善是能够实现的,各种净化方法正处于积极研究中.室内空气的主要污染物包括以气体形式存在的CO、CO2、SOX、NOX及固态悬浮粒子等,尤其是空气中直径小于10Lm的悬浮粒子(可吸入颗粒物PM10),通过呼吸作用容易被吸附在肺泡上,对人体危害很大.应用低温非平衡等离子体技术,可对室内空气中可能存在的各种有害气体进行有效清除[1].
本文研究的预荷电集尘净化法主要是用于清除固态悬浮粒子,特别对PM10有较好的净化效果.本技术利用电能进行空气净化,是电气工程学科和环境工
收稿日期:2000O11O23. 作者简介:原乃武(1978~),男,硕士生;荣命哲(联系人),男,教授,博士生导师.程学科较为活跃的一个交叉领域[2].该方法涉及电磁场分布、电晕放电、预荷电集尘等理论,净化装置具有成本低、体积小、效率高的优点,适于室内环境空气净化.1 引入磁场的预荷电集尘净化机理预荷电集尘净化法利用针状电极(放电针)形成不均匀电场,发生电晕放电产生等离子体,其中包含的大量电子和正负离子在电场梯度的作用下,和空气中的有害粒子发生非弹性碰撞,并附着在上面,使之成为荷电粒子,在外加电场力的作用下,被集尘板吸附.其过程分3个阶段:¹e+M(污染物分子)yM-;ºM-+SP(有害粒子)y(SPM)-;»(SPM)-ySPM(沉积在集尘板上)[3].预荷电集尘净化的核心部分为荷电集尘区,由交错排列的不锈钢集尘板构成,隔层的集尘板电气相连,在其中一极上加高压并固定放电针,另一极接地.其荷电集尘过程如图1所示,粒子在荷电区荷电后,在对流风扇作用下进入集尘区.具有初速的荷电粒子在电场力(fe=qE,其中fe为电场力;q为粒子电量;E为电场强度)作用下被集尘板吸附,轨迹成抛物线状,部分粒子由于初速过大可能从集尘区逸出.如图1所示,在集尘区加入方向与电场平行的磁场(平行磁场)后,被荷电的粒子还受到洛伦兹力(fm=qv@B,其中fm为洛伦兹力;v为粒子初速;B为磁感应强度)作用,使粒子有圆周运动的趋势,圆周平面与纸面垂直,圆周运动半径r=mvsinH/qB(r为圆周运动半径;m为粒子质量;H为粒子初速方向与磁感应强度方向的夹角);fe和fm共同作用使粒子做螺旋运动,螺旋轴平行于图1所示的磁感应强度B的方向,螺旋面垂直于纸面,从而延长1:磁体;2:高压集尘板;3:接地集尘板:4:荷电粒子;5:放电针图1 预荷电集尘示意图了粒子在集尘区停留的时间,有效地抑制了粒子从集尘区的逸出,净化效率得以提高.将磁体放置在与图1所示相垂直的位置,则在集尘区所加的磁场与电场相垂直(垂直磁场),此时粒子运动轨迹为螺旋面平行于纸面的螺旋运动,净化机理同上.
2 试 验试验装置如图2所示,有机玻璃箱体积为1m@1m@0.5m,对流风扇b可加速污染气体在整个箱体内均匀扩散,污染源为3支自然燃烧的香烟,对流风扇a由检测电路检测到污染物后自行启动,加速气体流经荷电集尘区.可吸入颗粒物PM10的浓度采用P-5L2型数字粉尘仪测量,每30s读数一次,P-5L2型数字粉尘仪所显示的CPM值为PM10的相对质量浓度,与粉尘实际质量浓度(单位为mg/m3)呈线性关系,故本文用CPM值表示粒子
浓度进行分析研究.CO2、O3的浓度由500D型空气
品质分析仪测量,每30s读数一次,预荷电电极上的电压值利用带有高压探头的HP54603B型数字存储示波器测量.
1:对流风扇a;2:荷电区;3:集尘区;4:驻极体纤维过滤网;5:PM10采样头;6:有害气体采样头;7:污染源;8:对流风扇b;9:有机玻璃箱图2 试验装置示意图
3 试验结果及分析3.1 预荷电电极的选择粒子的荷电通过预荷电电极在空气中发生电晕放电来实现.由于离子风(电风)的作用,长芒刺电极与线状电极相比,可在较低的运行电压下实现较高的净化效率.放电针、放电金属丝都属长芒刺电极,但放电针比放电金属丝有更细的尖端来形成不均匀电场,有利于产生电晕放电.本试验的预荷电电极选用放电针.
786西 安 交 通 大 学 学 报 第35卷图3的试验电场模拟分布图是利用Quickfield软件计算所得,分析区域为图1所示荷电区的AB横截面,上下接地集尘板间距为1.5cm,集尘板宽度为5cm,放电针上加5kV电压,排列方向与集尘板平行.如图3所示,当放电针个数从1增加到3时,区域内的最大电场强度值和高场强区域面积都明显增大;当放电针增加到4个时,与3个放电针的情况相比,电场强度最大值由6340V/m增加到6710V/m,如图3d所示,高场强区域的面积增加得不明显;当放电针为5个时,与4个放电针的情况相比,电场强度最大值由6710V/m减小到6670V/m,高场强面积增加得也不明显.同时,考虑到放电针个数的增加会提高试验装置的技术要求及成本,所以较为理想的放电针个数为3或4个.本试验
(a)1个放电针(b)2个放电针(c)3个放电针
(d)4个放电针(放电针在集尘板间均匀分布)(e)5个放电针(放电针在集尘板间均匀分布)图3 试验电场模拟分布图
选择3个放电针作预荷电电极.3.2 预荷电放电电压对净化效率的影响预荷电放电电压由12V直流电压源供电,经电源发生主电路(由方波形成电路、脉冲发生电路和倍压整流电路组成)产生,电压大小通过调节脉冲发生电路的输入电位来改变,电压极性是通过调整倍压整流电路中整流二极管的接法来改变的.3.2.1 电压大小对净化效率的影响 如图4所示,当电压较高时,净化效率增高.因为在较高电压下,电极更易离解空气中的气体分子,使更多的有害粒子被荷电,同时在集尘区形成的电场强度也较大,荷电粒子更容易被吸附到集尘板上.但是,电压以不发生火花放电为限,它的上限值取决于集尘板的形状和间距,同时应考虑电源发生主电路的技术要求及在该电压下产生的臭氧浓度是否超标等因素.3.2.2 电压极性对净化效率的影响 如图5所示,在相同电压下,负电压的净化效率高于正电压.因为负极性电晕放电比正极性电晕放电产生更多的自由电子,自由电子的迁移速度比离子高得多(约为1@103倍),更有利于电晕的产生,而且污染气体中的
O2、CO2、SO2等容易与电子结合,更迅速地完成粒子的荷电.此外,负电压的起始电晕低,击穿电压
787第8期 原乃武,等:引入磁场的预荷电集尘空气净化效率的研究