一种低频感应式三维电极羟基自由基净化装置的制作方法

1.本发明涉及净化设备领域，涉及一种低频感应式三维电极羟基自由基净化装置。


背景技术：

2.空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物(一般包括pm2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等)，有效提高空气清洁度的产品，主要分为家用、商用、工业、楼宇。空气净化器中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。常用的空气净化技术有：吸附技术、负(正)离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、hepa高效过滤技术、静电集尘技术等；材料技术主要有：光触媒、活性炭、合成纤维、hepa高效材料、负离子发生器等。
3.专利申请cn201310438250.9公开了一种电催化空气净化器，它包括壳体、电解液循环泵、以及由上而下依次设置在壳体内的抽风扇、喷淋头、若干个三维电极反应器和储液槽；所述壳体上位于储液槽上方的侧壁上开设有壳体空气进口a，所述电解液循环泵的吸入口连接储液槽，电解液循环泵出口与喷淋头连接，所述喷淋头的喷淋出来的电解液落入三维电极反应器中，所述抽风扇的抽风口位于喷淋头上方，所述抽风扇方的壳体上开设有至少一个的出气口；该净化器具有耗电低、甲醛去除快并且对环境友好等特点，但是该空气净化装置引入了电解液，工作时需要定期补充电解液，且电解液本身也存在一定的环境危害性，在去除空气中甲醛的同时，引入了新的污染物。
4.专利申请cn202111319201.4公开了一种去除室内挥发性有机物的装置，包括至少两根轮流用于空气净化的吸附柱、蠕动泵、改性活性炭和高锰酸钾水溶液；每一根所述吸附柱内均填充有所述改性活性炭，所述蠕动泵将所述高锰酸钾溶液排入所述吸附柱中，以及将所述吸附柱中的电解液吸出。该装置有效降低空气滤芯更换成本，保证空气净化的持续运行，保证空气净化效果，但是该空气净化装置引入了高锰酸钾溶液，工作时需要定期补充高锰酸钾溶液，增加了处理的成本和维护的难度。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低频感应式三维电极羟基自由基净化装置，将挥发性有机物通过催化氧化的方法进行分解，从而达到去除可挥发有机物的目的。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低频感应式三维电极羟基自由基净化装置，包括锯齿波发生器和空气吸附组件；所述的锯齿波发生器包括变压器、感应线圈、三极管，所述的变压器依次连接感应线圈和三极管构成调压整流电路；所述的空气吸附组件包括滤芯，该滤芯内装填有吸附材料，滤芯外部缠绕感应线圈。
7.进一步地，所述的锯齿波发生器的频率为1-1600hz。
8.进一步地，所述的空气吸附组件还包括过滤器外壳，滤芯封头、盖板，所述的滤芯安装在滤芯封头上，并置于过滤器外壳内，过滤器外壳上设有空气入口，并与滤芯之间形成
进气通道，滤芯内部设有出气通道，所述盖板置于过滤器外壳顶部，并在盖板上设有空气出口。
9.进一步地，所述的感应线圈外设有无纺布滤纸。
10.进一步地，所述的吸附材料为活性炭、硅藻土、高岭土中的一种或几种。
11.进一步地，所述的感应线圈缠绕在滤芯上，两端伸出并通过接线端子连接至所述调压整流电路上。
12.进一步地，所述的锯齿波发生器中设有两个并联的三极管，其中两个三极管的基极并联连接感应线圈，集电极并联连接电容器，发射极并联连接变压器。
13.进一步地，所述的变压器位可调压变压器，该变压器连接市电。
14.进一步地，所述的电容器一端连接三极管，另一端连接变压器。
15.进一步地，所述的三极管为npn型或pnp型。
16.上述锯齿波发生器通过可调压交流变压器和三极管以及电容器组成的电路对电源进行调压和整流，经过调压和整流后的电流在通过电磁感应线圈时，在线圈周围产生交流变化的磁场，在磁场的作用下，在空气吸附组件内的活性炭等吸附材料内部产生涡电流，在空气吸附组件内的活性炭等吸附材料内部，经过涡电流催化，产生具备高氧化性的羟基自由基
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oh，该羟基自由基
·
oh可与挥发性有机物发生化学反应，把有机化合物氧化生成co2、氮气、水和盐等。因此羟基自由基
·
oh具备净化挥发性有机物的特性。
17.涡电流产生的原理为：吸附材料同时可作为导体，当导体处于交变磁场中或在磁场中运动而使得穿过导体的磁通量产生交替变化时，由电磁感应效应而在导体里会造成感应电流，进而在导体内部形成电流，因电流量的运作途径类似水里的涡旋，因而称之为涡电流。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.一、本发明通过在滤芯的吸附材料中产生交变涡电流的方式，可以对于有机挥发物进行催化氧化，使有机挥发物的去除率达到99.8％以上，可在环境温度为-20℃至60℃下运行，适用于难降解的物质、无新污染并且过程易控制。对于存在特殊污染挥发物的空间，如科学研究实验室，工业生产车间，医疗场所具有广泛的适用性。
20.二、本发明利用锯齿波发生器产生大流量涡电流，在涡电流的催化作用下，产生更多具备高氧化性的羟基自由基
·
oh，从而具有更高的净化效率，经实验测定，对可挥发有机物的氧化净化效率达99.8％以上。
附图说明
21.图1为本发明低频感应式三维电极羟基自由基净化装置的结构示意图；
22.图2为本发明锯齿波发生器的原理图；
具体实施方式
23.下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
24.实施例1
25.如图1-2所示，一种低频感应式三维电极羟基自由基净化装置，包括锯齿波发生器和空气吸附组件；
26.所述的锯齿波发生器包括变压器10、感应线圈3、三极管13电容器14等配件组成，如图2所示，所述的变压器10依次连接感应线圈3和三极管13构成调压整流电路，锯齿波发生器中设有两个并联的三极管，其中两个三极管的基极并联连接感应线圈3，集电极并联连接电容器14，发射极并联连接变压器10。电容器14一端连接三极管13，另一端连接变压器10。
27.其中，所述的变压器10位可调压变压器，该变压器10连接市电，可将交流220v电源电压调节成其它规格电压，例如交流24v。
28.所述的三极管13为npn型或pnp型，两只三极管和电容器组成的电路进行电源进行整流；将电流放大3倍以上，锯齿波发生器能够产生一种工频的倍频或者低倍频的锯齿波电流，一般锯齿波发生器的频率为1-1600hz。
29.所述的空气吸附组件包括滤芯1，过滤器外壳4，滤芯封头5、盖板6，该滤芯内装填有吸附材料2，滤芯外部缠绕感应线圈3。所述的滤芯1安装在滤芯封头5上，并置于过滤器外壳4内，过滤器外壳4上设有空气入口7，并与滤芯之间形成进气通道，滤芯内部设有出气通道，所述盖板6置于过滤器外壳顶部，并在盖板上设有空气出口8。所述的感应线圈3外设有无纺布滤纸9。所述的吸附材料2为活性炭、硅藻土、高岭土中的一种或几种，在本实施例中选用活性炭作为吸附材料。所述的感应线圈3两端通过接线端子11和接线端子12连接至所述调压整流电路。
30.采用上述装置进行空气净化的方法如下：
31.(1)首先通过可调压变压器10实现对交流电源进行调压，将交流220v电源电压调节成其它规格电压，例如交流24v；
32.(2)通过两只三极管和电容器组成的电路进行电源进行整流；形成锯齿波电流，并将电流放大3倍以上。
33.(3)整流后的电流通过感应线圈3时，在感应线圈3周围产生交流变化的磁场，放置在磁场内的空气吸附组件内的活性炭等吸附材料2在变化磁场的作用，在可导电物质内部产生闭合的电流回路，称之为涡电流。
34.(4)空气吸附组件内的吸附材料经过涡电流催化，产生具备高氧化性的羟基自由基
·
oh，与挥发性有机物发生化学反应，生成co2、氮气、水和盐。具备净化挥发性有机物的能力。
35.运用涡电流的电化学效应，产生羟基自由基，实现较好的空气净化效果。
36.表1羟基自由基的标准电极电位与其他强氧化剂对比
37.氧化剂f2羟基自由基
·
oho3h2o2mno
4-clo2cl2氧化还原电位3.082.82.071.771.521.501.36
38.由上表1可以看出：由于氟的化学活泼性太强，并且制备和保存难度较大，一旦泄露危害甚大，不宜采用。臭氧酸盐、二氧化氯、氯气(或者次氯酸盐)在实际中已经有较多应用，但是由于实验室等挥发性污染物千差万别，仍不足以实现广谱高效净化的效果。且上述物质的释放到环境中，易造成环境的危害。
39.羟基自由基(
·
oh)作为反应的中间产物，引发诱导产生链反应，
·
oh主要通过电
子转移、亲电加成、脱氢反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用而将其降解为co2、h2o和其它无害物质。羟基取代反应，羟基自由基进攻芳环上的氢，发生羟基置换反应，反应速率常数约为6x109mol/s。由于羟基的作用，很容易生成芳环的二羟基取代物，使芳环发生邻位或间位开裂。
40.脱氢反应，羟基自由基能直接拉出烷烃上的氢，生成水和有机自由基r
·
，其反应速率常数约为2x109mol/s。生成的有机自由基r
·
可以相互反应，也可以与氧反应。r-h oh＝》r
·
h2o，r
·
o2＝》roo，形成的过氧自由基(roo
·
)作为一种强氧化剂，可脱去有机物上的氢原子：roo
·
r-h—rooh r
·
，生成的r自由基可以在分子上加上一个氧分子，导致自氧化的链反应能不断继续下去，直至有机物彻底氧化。
41.电子转移反应，羟基自由基的产生以及与有机分子的反应都是由一系列复杂的链反应完成的。且
·
oh氧化是一种物理化学过程，反应条件温和，比较容易控制，设备相对比较简单等优点，是一种有效降解废水中有机污染物的方法。
42.经涡电流催化，产生具备高氧化性的羟基自由基
·
oh，与挥发性有机物发生化学反应，生成co2、氮气、水和盐。活性极高的羟基自由基(
·
oh)具有以下特点：
43.a.氧化能力强，羟基自由基(
·
oh)的标准电极电势(2.80v)仅次于f2(3.08v)，是一种氧化能力极强的氧化剂；
44.b.
·
oh是高级氧化过程中的中间产物，作为引发剂诱发后面的链反应发生，对难降解的物质特别适用；
45.c.反应速率常数大，羟基自由基(
·
oh)非常活泼，与大多数有机物反应的速率常数在106～10
10
l/mol/s；
46.d.选择性小，与反应物浓度无关，可以比较彻底地清除或者清除非常低浓度的污染物；
47.e.处理效率高，不产生二次污染。同时，羟基自由基(
·
oh)还具有杀灭细菌、防腐保鲜的功效。
·
oh能够无选择性的与任何污染物质发生反应，将其氧化为co2、水或盐，而不会产生新的污染；
48.f.无反应残留，羟基自由基(
·
oh)寿命极短，在不同的环境介质中，其存在时间有一定的差别，一般小于10-4
s；
49.g.
·
oh氧化是一种物理化学过程，比较容易控制；
50.·
oh氧化反应条件温和，容易得到应用。
51.本实用新型与不采用该整流电路技术的普通市电交流电源相比，产生的脉冲感应涡电流明显增大，约为后者的3倍以上，在脉冲感应涡电流的催化作用下，产生更多具备高氧化性的羟基自由基
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oh，从而具有更高的净化效率，经实验测定，对可挥发有机物的氧化净化效率达99.8％以上。