[发明专利]一种光增强等离子体空气净化装置和方法

说明书

等离子体空气净化技术集成了灭菌、除尘、分解甲醛和TVOC等多种功能，在众多领域有着广泛的应用前景。然而，在空气中放电产生等离子体时，副产物臭氧和氮氧化物难以避免，使等离子体技术在室内空气净化领域受到严重制约。本发明，一种光增强等离子体空气净化的装置和方法，可以在不增加等离子体功率的前提下，增强等离子体空气净化效率，并分解空气放电等离子体的副产物臭氧和氮氧化物，很好地解决了等离子体空气净化效率与臭氧和氮氧化物浓度超标之间的矛盾，并提高了等离子体空气净化和工业废气处理的效率。

技术领域

本发明所属领域是环境治理技术领域，具体涉及一种光增强等离子体空气净化装置和方法。

背景技术

等离子体空气净化技术集成了灭菌、除尘、分解甲醛和TVOC等多种功能，在众多领域有着广泛的应用前景。然而，在空气中放电产生等离子体时，副产物臭氧和氮氧化物难以避免，使等离子体技术在室内空气净化领域受到严重制约。如果人类或者动物长时间处于臭氧和氮氧化物超标环境，将可能引起身体的不适反应，也有研究表明，植物生长于臭氧浓度长期超标的环境中，也会导致减产。为了避免臭氧或者氮氧化物浓度超标，只能降低等离子体的功率密度，这就牺牲了等离子体灭菌、除尘、分解甲醛和TVOC的效率。等离子体空气净化效率与臭氧和氮氧化物浓度超标之间的矛盾已经严重地制约了等离子体技术在室内空气净化领域、绿色有机农业领域和养殖领域的推广应用。

在等离子体工业废气处理方面，由于大气压下电荷运动自由程极短，碰撞频率极高，加速距离太短，即使在高电场下也难以获得很高的能量，因此，电荷的非弹性碰撞频率远低于弹性碰撞频率，导致大量能量未被用于等离子体化学反应，而是用于加热气体，导致等离子体处理工业废气的能效比低下，这也是制约等离子体工业废气处理技术广泛应用的关键因素。

发明内容

本发明，一种光增强等离子体空气净化的装置和方法，可以在不增加等离子体功率的前提下，增强等离子体空气净化效率，并分解空气放电等离子体的副产物臭氧和氮氧化物，很好地解决了等离子体空气净化效率与臭氧和氮氧化物浓度超标之间的矛盾，并提高了等离子体空气净化和工业废气处理的效率。

所述的一种光增强等离子体空气净化的装置，其特征在于，包括增强电极、集尘电极和光源组成，如图1所示，其中：

增强电极由电晕电极和电场电极组成，电晕电极夹在电场电极中间构成增强电极，如图2所示，区别于传统的丝网电极，本发明的增强电极通过将电晕电极夹在电场电极中间，电场电极起到固定电晕电极和增强电场作用。增强电极与高压电源的高压输出端连接，并安装在两个集尘电极中间，有两重功能，I是发射电荷（电子或离子），电离和激发空气，并使尘埃带电；II是对集尘电极形成高压电场，使电荷（电子和离子）和带电尘埃加速向集尘电极运动。

集尘电极设置在增强电极两侧，并且，集尘电极表面与增强电极表面平行，集尘电极与高压电源的低压输出端连接。

光源设置在集尘电极的两端，光源发光面朝向集尘电极与增强电极之间的区域，光源发出的光线同时投射到电极之间的等离子体放电区域和气流离开等离子体放电区之后的等离子体尾流区域。

所述的电晕电极是导电纤维制成，如碳纤维、导电氧化物纤维、金属丝网，导电纤维具有很细的直径，在纤维尖端形成极强的电场增强效应，利于发射电荷。

所述的夹在电场电极中间的电晕电极至少有一侧边缘从电场电极中间向外突出，电晕电极边缘从电场电极中间向外突出越多，对发射电荷越有利，而突出越少，则对提高集尘电场强度越有利。

所述的增强电极的电晕电极的边缘至集尘电极的距离大于电场电极至集尘电极的距离，二者之差越大越利于提高集尘电场，二者之差越小，越利于发射电荷。

所述的增强电极的电场电极表面做过钝化和粗糙化处理，提高其表面电阻率，并降低其表面对尘埃的吸附力。表面电阻率高，利于提高集尘电场强度，而表面对尘埃的吸附力弱则利于清洁维护。