本发明涉及水膜静电净化领域,尤其是一种水膜静电净化处理系统及其方法。
背景技术:
现有的静电式净化器已广泛用于工业废气、餐饮油烟的治理,成为当前气体介质净化设备的主流机型。其净化机理为:烟气通过电场,在强电场作用下,烟气中的悬浮颗粒因荷电而成为极性粒子,由库仑定律f=qe得:使其受到一方向指向异极性极板的作用力能使其偏离原运动方向(v),而向极板运动并被收集于极板面。
由此可见传统的静电式净化器存在着如下两个缺点:
1)每当净化器运行一段时间后,累积到收尘极板表明的烟气颗粒会形成一层绝缘膜,使电场强度(e)下降,进而引起库伦力(f)衰减,导致设备的净化效率不稳定,甚至引起电场发生闪络放电直至崩溃。
2)由物质不灭定律可知:电场效率与电场收尘极板的结膜速率成正比,即高效率的电场其污染的速率一定较长快,这就要求对电场单元必须定期清洗维护;所以电场的效率越高,其清洗维护的频率亦相应较高,从而增加了设备的维护成本和故障率。
因此,还有待于对现有技术进行改进。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种水膜静电净化处理系统及其方法,旨在于解决现有静电场净化净化设备在击沉板收集的到烟气颗粒过多时,容易导致集尘板的工作效率不稳定,需要定期清洗,以及设备的维护成本高的技术问题。
为实现上述的目的,本发明的技术方案为:一种水膜静电净化处理系统,其包括水膜净化装置、水箱、过滤器和水泵,所述水膜净化装置通过水管依次与水泵、过滤器和水箱连接,所述水箱位于水膜净化装置的正下方,用于回收水膜净化装置的溶液;所述水膜净化装置的集尘板设置有进水口和内设容纳水的空腔。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述水膜净化装置包括多个电晕板和电晕极架,所述电晕板与电晕极架固定连接。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述电晕板设置多个四方电荷的极尖,每一个极尖均与集尘板上的水膜形成电场。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述集尘板为发泡陶瓷制作的集尘板。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述水膜净化装置还包括一个壳体,所述集尘板和电晕极架固定安装在壳体内。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述壳体的侧面分别对称设置进风口和出风口。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述进风口和出风口连接形成的直线与集尘板和极尖形成的电场垂直。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述壳体的底部为开口结构,集尘板内空腔中的水从内部渗出到表面形成水膜,并且沿着表面连续不断流动到水箱中,使得水膜与电晕板形成静电场。
一种使用权利要求1-8任意一项所述的水膜静电净化处理系统的方法,其包括以下步骤:
步骤一,先将高分子材料按照一定比例调配在水箱中;
步骤二,然后由水泵通过水管从水箱中抽取溶液,然后输送到集尘板内的空腔中;
步骤三,集尘板内孔空腔中的溶液能够从往外面渗透,然后在集尘板表面形成水膜;
步骤四,水膜与电晕板上的极尖形成多个静电场,烟尘经过静电场后,被吸附到水膜中,并且有水膜中的高分子材料将烟尘中的颗粒吸附,并逐步反应分解,再随着溶液掉落到水箱中;
步骤五,吸附了颗粒和有毒物质的的溶液,可以进一步在水箱中继续分解并生成无害的二氧化碳,水,亲水性树脂或高分子盐类化合物。
所述的水膜静电净化处理系统的方法,其中,所述步骤五的溶液滴落在水箱后形成上层絮凝和下层沉淀的结构,中间层为水,最后顶起在水箱内增加高分子材料所以便能够重复利用水溶解高分子材料,继续使用。
有益效果:本发明通过将集尘板的内部设置有空腔,所以水箱中的溶液能够从进水口进入集尘板上,然后渗透到集尘板的表面相成一层水膜,水膜代理原先的金属集尘板,并且能够将吸附和分解的颗粒、有毒物质等等,然后滴落到水箱中,所以整个水膜静电净化处理系统无需定期清洗,并且能够保持净化装置的净化效率,降低了静电净化的维护和清洗成本。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的水膜净化装置结构图。
图3是本发明中的水膜净化装置分解图。
图4是本发明中水膜净化装置的剖面图。
图5是本发明中集尘板结构示意图。
图6是本发明中水箱收集到溶液后的结构图。
图7是本发明中净化处理的步骤框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
本发明下面所使用的水性高分子材料为专利号:cn106669625b,名称为:一种净化空气的水性复合不干胶及其配制方法,当中的水性复合不干胶;专利文件中的水性复合不干胶以水溶性高分子聚合物与部分相关助剂配制而成,所述水性复合不干胶包括a型胶即吸附胶,b型胶即过滤胶;所述a型胶按百分比重量计成分为:聚丙烯酸钠1-10%,cmc即羧甲基纤维素钠0.5-8%,cms即羧甲基淀粉钠1-6%,尿素8-20%,甜菜碱4-9%,丙三醇10-30%,二氧化硅0.1-1.2%,水50-75%;所述b型胶按百分比重量计成分为:聚丙烯酰胺0.5-6%,cms即羧甲基淀粉钠2-8%,尿素10-21%,甜菜碱3-9%,聚乙二醇2-8%,二氧化硅0.1-1.4%,丙三醇6-20%,水50-75%。
由于聚丙烯酰胺两性离子型,溶于水,两性丙烯酰胺由于具有超强吸水性以及胶体自带正负电荷,因此能吸附周围空气中各种微粒和其中带电阴阳离子:有机碳化合物,硫酸盐,硝酸盐,铵盐以及钠,镁,钙,铝,铁甚至铅,锌,砷,镉等元素。
聚丙烯酸钠:带有阴性电荷,加热300℃不分解,久存粘度变化极小,①对金属离子有螯合作用。②对胶体悬浮液有很好的凝聚(螯合)作用。③本身带有电荷,使带有不同表面电荷的悬浮粒子凝聚。④具有活性吸附机能,将悬浮粒子吸附在其上面,使其互相凝聚。⑤具有澄清,净化,过滤等作用。
由于含有尿素,所以吸收空气中的甲醛后,因甲醛是阳离子反应体,在中、酸性条件下反应可得亲水性树脂。
能从空气中吸潮气,吸收硫化氢,氰化氢,二氧化硫。
由于含有纳米级二氧化硅(sio2):是无机非金属材料,具有庞大的比表体积,表面多介孔结构,超强的吸附能力。
如图1-6所示,本发明公开了一种水膜静电净化处理系统,其包括水膜净化装置1、水箱2、过滤器3和水泵4,所述水膜净化装置1通过水管5依次与水泵4、过滤器3和水箱2连接,所述水箱2位于水膜净化装置1的正下方,用于回收水膜净化装置1的溶液;所述水膜净化装置1包括多个集尘板10、多个电晕板11和电晕极架12,所述电晕板11与电晕极架12固定连接,所述集尘板10设置有进水口100和内设容纳水的空腔101,所述水泵4通过导液管7与进水口100连接,通过水泵4从水箱2中抽取溶液输送到空腔101中,然后往集尘板表面渗透,从而形成水膜6。
优选的是,所述集尘板10还设置有用于固定安装的压紧螺栓孔102。
采用上述结构后,本发明通过水泵从水箱中抽取含有水性复合高分子材料的溶液,然后输送到空腔内,而所以溶液能够往集尘板的表面渗透,在集尘板表面形成一层水膜,而水膜具有导电性,所以替代了原有静电场的金属集尘板,使得静电场的金属固态集尘板变成了流动的液态集尘板,所以避免了烟尘颗粒堆积,降低电场工作效率,并且随着水膜不断的形成,所以能够不断的更新,将已经吸附看烟尘颗粒的水膜替换成新的水膜,掉落到水箱中,所以本发明的集尘板无需清洁,同时还可以保持电场的工作效率,维护成本低。此外,滴落到水箱中的溶液可以循环利用,经过滤掉由于水性复合高分材料吸附了颗粒形成的絮凝和沉淀,可以再次被水泵抽取并输送到集尘板再次使用。
所述水性复合高分子材料的直径为纳米级,所以分子直径远小于水的分子直径。
本发明中水箱所盛放的溶液是将水性高分子材料与水调配而成,并且集尘板为非金属材料,而且由于水性复合高分子材料的分子为纳米级,所以能够冲集尘板的空腔内往外面渗透出来,在其外表面通过渗漏、成膜,形成一层均匀的水膜,在强电场条件下,水膜的导电性能与金属无异。由于使用了渗漏成膜技术,使得静电场的金属固态收尘极板变成了流动的液态极板,从根本上规避了烟尘颗粒物的累积弊端,从而保证了电场电参数的稳定,使得电场的集尘板无需清洁。
本发明实用水性复合高分子材料(物理形态为胶体)作为循环成膜的介质,替代了普通的水体;所以具有以下优点:
(1)胶膜具有物理粘性,增强了对烟气颗粒物的捕获能力。
(2)烟气颗粒物一但被胶膜吸附,同时便进行降解,经过置换或氧化还原反应,生成无害的二氧化碳,水,亲水性树脂或高分子盐类化合物。
所以本发明在整个工艺流程中省略了繁杂的脱附工艺及运营成本;更具意义是实现了材料的循环利用,少量排放的废水也能完全满足城市三级管网的排放标准,即节能又减排。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述电晕板11设置多个四方电荷的极尖110,每一个极尖110均与集尘板10上的水膜6形成电场,所以本发明能够在每个电晕板和集尘板之间形成多个小电场,所以能够确保电晕板与集尘板之间形成足够的静电电场,确保集尘板能够充分的发挥吸附的作用。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述集尘板10为发泡陶瓷制作的集尘板10,所以能够便于便于水从空腔内渗透到集尘板的表层,从而形成水膜。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述水膜净化装置1还包括一个壳体13,所述集尘板10和电晕极架12固定安装在壳体13内。
在实际使用中,所述的壳体13固定安装在烟道出口或者烟道中间。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述壳体13的侧面分别对称设置进风口130和出风口131。
采用上述结构后,通过在壳体连接烟气排放通道的排放口时或者的烟气排放通道中间时,能够有效的让烟气经过水膜净化装置,让经过水膜净化装置的烟尘能够被集尘板和电晕板形成的电场吸附,能够让从进风口进入水膜净化器,然后从出风口排出,使得烟尘能够被充分净化。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述进风口130和出风口131连接形成的直线与集尘板10和极尖形成的电场垂直,所以能够更好的将烟尘中的颗粒吸附。
所述的水膜静电净化处理系统,其中,所述壳体13的底部为开口结构132,集尘板内空腔中的水从内部渗出到表面形成水膜,并且沿着表面连续不断流动到水箱中,使得水膜与电晕板形成静电场,所以能够将水膜在吸附颗粒后,逐步将降解为二氧化碳,水,亲水性树脂或高分子盐类化合物,然后再次被收集到水箱中,实现再次循环利用。
如图7所示,一种使用权利要求1-8任意一项所述的水膜静电净化处理系统的方法,其包括以下步骤:
步骤一,先将高分子材料按照一定比例调配在水箱中;
步骤二,然后由水泵通过水管从水箱中抽取溶液,然后输送到集尘板内的空腔中;
步骤三,集尘板内孔空腔中的溶液能够从往外面渗透,然后在集尘板表面形成水膜;
步骤四,水膜与电晕板上的极尖形成多个静电场,烟尘经过静电场后,被吸附到水膜中,并且有水膜中的高分子材料将烟尘中的颗粒吸附,并逐步反应分解,再随着溶液掉落到水箱中;
步骤五,吸附了颗粒和有毒物质的的溶液,可以进一步在水箱中继续分解并生成无害的二氧化碳,水,亲水性树脂或高分子盐类化合物。
所述的水膜静电净化处理系统的方法,其中,所述步骤五的溶液滴落在水箱后形成上层絮凝20和下层沉淀21的结构,中间层为水,最后顶起在水箱内增加高分子材料所以便能够重复利用水溶解高分子材料,继续使用。
由于胶体(水性复合高分材料)具有很强的吸附作用,水性有助于加入一些具有吸附,蟞合,分离,降解作用的材料,使水性复合不干胶具有不干的水环境,有利于吸附蟞合或分离,降解等作用的进行;从而提高净化效率。其具有以下特性:
1.由于具有超强吸水性以及胶体自带正负电荷,因此能吸附周围空中的各种微粒和其中带电阴阳离子。
2.加热(高温)不分解,久存粘度变化极小。
3.对金属离子有蟞合作用,对胶体悬浮液有很好的凝聚(螯合)作用。
4.因本身带有电荷,使带有不同表面电荷的悬浮粒子凝聚。
5.本胶体有一种很好的保湿成分属阴离子反应体,甲醛是阳离子反应体,在本胶体的条件下反应可得亲水性树脂。
6.能从空气中吸收硫化氢,氰化氢,二氧化硫。
7.有良好的相容性,亲和性,润滑性,保湿性,对热稳定性。
8.具有澄清,净化,过滤,抗静电性,碱性条件下优良的稳定性。
9.具有抗氧化,促醇化等功能。
10.由于复合体内的相互结合,具有了更强的保湿性,高温时可发挥出动态保温保湿的作用。
11水性复合不干胶具有十分安全的特性:
a.溶于水,易清洗。b.ph6-7中性,无毒,无异味。c.对环境无害,无污染,可水溶,可降解。d.不易燃,无爆炸性。e.对人体皮肤无刺激,使用时勿需特殊防护。f.使用时无需电等任何外加能源。
例一、关于醛类的分解
本胶体成分有尿素,尿素分子量60.05,又名脲,碳酰胺,碳酰二胺,呈微碱性,水溶液成中性,具吸湿性。尿素与甲醛的反应是十分复杂的,尿素与甲醛都是富于反应性的物质,尿素是阴离子反应体,甲醛是阳离子反应体,在不同ph条件下的反应有不同的机理。尿素与甲醛在中性或弱酸性(ph=5~7)中反应,可得亲水性树酯脲醛树脂,初期的缩聚合反应所生成的为线型的结构。
例二、关于苯类物质的降解和络合
(1)本胶体中有纳米级的二氧化钛和二氧化硅成分及高分子化合物(如聚丙烯酸钠:一种具有多种特殊性能的表面活性剂;羧甲基淀粉钠(cms):一种阴离子淀粉醚,具有增稠、悬浮、分散、乳化、粘结、保水、保护胶体等功能)。纳米离子在水和空气中受紫外线辐射产生带负电的电子和带正电的空穴,形成空穴-电子对,在电场作用下空穴和电子对发生分离,分别向纳米离子表面的不同位置迁移,此时,吸附在纳米粒子表面的氧气吸收电子形成活性负氧离子,,吸附在纳米粒子表面的水受纳米粒子表面空穴作用形成羟基自由基活性物质,活性负氧离子和羟基自由基具有很高的反应活性,能够强有力地夺取其它物质中的电子,进而发生强氧化反应,有机污染物如甲醛、苯等可以被氧化为二氧化碳、水及相应的酸等。在本胶体中,高分子表面活性剂在纳米粒子表面产生吸附,改变了纳米粒子的表面电荷分布,对纳米粒子起到空间立体保护作用,可有效防止纳米粒子形成团聚体。
(2.)本胶体中的含钠离子的高分子化合物——聚丙烯酸钠和cms-na,能够和苯类物质生成络合物,络合物吸附于有机表面活性剂上,生成难挥发的高分子盐类化合物。
x y→xy
xy z→xyz
x:苯类物质
y:高分子化合物z:有机表面活性剂
本发明通过将集尘板的内部设置有空腔,所以水箱中的溶液能够从进水口进入集尘板上,然后渗透到集尘板的表面相成一层水膜,水膜代理原先的金属集尘板,并且能够将吸附和分解的颗粒、有毒物质等等,然后滴落到水箱中,所以整个水膜静电净化处理系统无需定期清洗,并且能够保持净化装置的净化效率,降低了静电净化的维护和清洗成本。
以上是本发明的优选实施方式而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,应当指出,对于本技术领域的技术人员来说,不付出创造性劳动对本发明技术方案的修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的保护范围。
1.一种水膜静电净化处理系统,其特征在于,包括水膜净化装置、水箱、过滤器和水泵,所述水膜净化装置通过水管依次与水泵、过滤器和水箱连接,所述水箱位于水膜净化装置的正下方,用于回收水膜净化装置的溶液;所述水膜净化装置的集尘板设置有进水口和内设容纳水的空腔。
2.根据权利要求1所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述水膜净化装置包括多个电晕板和电晕极架,所述电晕板与电晕极架固定连接。
3.根据权利要求2所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述电晕板设置多个四方电荷的极尖,每一个极尖均与集尘板上的水膜形成电场。
4.根据权利要求3所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述集尘板为发泡陶瓷制作的集尘板。
5.根据权利要求4所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述水膜净化装置还包括一个壳体,所述集尘板和电晕极架固定安装在壳体内。
6.根据权利要求5所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述壳体的侧面分别对称设置进风口和出风口。
7.根据权利要求6所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述进风口和出风口连接形成的直线与集尘板和极尖形成的电场垂直。
8.根据权利要求5所述的水膜静电净化处理系统,其特征在于,所述壳体的底部为开口结构,集尘板内空腔中的水从内部渗出到表面形成水膜,并且沿着表面连续不断流动到水箱中,使得水膜与电晕板形成静电场。
9.一种使用权利要求1-8任意一项所述的水膜静电净化处理系统的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,先将高分子材料按照一定比例调配在水箱中;
步骤二,然后由水泵通过水管从水箱中抽取溶液,然后输送到集尘板内的空腔中;
步骤三,集尘板内孔空腔中的溶液能够从往外面渗透,然后在集尘板表面形成水膜;
步骤四,水膜与电晕板上的极尖形成多个静电场,烟尘经过静电场后,被吸附到水膜中,并且有水膜中的高分子材料将烟尘中的颗粒吸附,并逐步反应分解,再随着溶液掉落到水箱中;
步骤五,吸附了颗粒和有毒物质的的溶液,可以进一步在水箱中继续分解并生成无害的二氧化碳,水,亲水性树脂或高分子盐类化合物。
10.根据权利要求9所述的水膜静电净化处理系统的方法,其特征在于,所述步骤五的溶液滴落在水箱后形成上层絮凝和下层沉淀的结构,中间层为水,最后顶起在水箱内增加高分子材料所以便能够重复利用水溶解高分子材料,继续使用。
技术总结