一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块及方法

摘要

本发明公开了一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块及方法，涉及节能环保和从流体中分离固体、高压电场分离技术领域。净化单元模块包括介电电泳电极结构和交流电源，介电电泳电极结构包括环形桶状电极，环形桶状电极轴线位置设有中心电极，环形桶状电极两端设有支撑架，中心电极通过支撑架与环形桶状电极相连，环形桶状电极、支撑架和中心电极形成空腔结构，空腔结构内填充有高介电陶瓷球体；交流电源，交流电源的一极与中心电极相连，交流电源的另一极与环形桶状电极相连。本发明所提供的介电电泳气体净化单元模块具有结构简单稳定、净化效率高、无需更换滤网、便于清洁、可对微小颗粒净化、风阻小的优点。

权利要求

1.一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，包括：

介电电泳电极结构，所述介电电泳电极结构包括环形桶状电极，所述环形桶状电极轴线位置设有中心电极，所述环形桶状电极两端设有支撑架，所述中心电极通过支撑架与环形桶状电极相连固定，所述环形桶状电极、支撑架和中心电极形成空腔结构，所述空腔结构内填充有高介电陶瓷球体；

交流电源，所述交流电源的一极与中心电极相连，所述交流电源的另一极与环形桶状电极相连；

所述环形桶状电极的内环直径为10‑50mm；

所述高介电陶瓷球体的介电常数为23000‑34000，直径为2.3‑2.8mm；

所述交流电源的频率为800‑5000Hz，交流电源的电压满足中心电极和环形桶状电极之间的电场强度为200‑3000V/cm。

2.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述支撑架采用绝缘材质，所述支撑架包括第一支架和第二支架，所述第一支架上具有第一缝隙，所述第二支架上具有第二缝隙，所述第一缝隙和第二缝隙的宽度均小于高介电陶瓷球体的直径。

3.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述环形桶状电极采用金属管结构，所述中心电极采用实心金属棒结构。

4.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，还包括连接板，所述连接板上设置若干个介电电泳电极结构，每个介电电泳电极结构的中心电极分别与交流电源的一极相连，每个介电电泳电极结构的环形桶状电极分别与交流电源的另一极相连。

5.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述支撑架中心位置设有通孔，所述通孔中穿设中心电极。

6.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述环形桶状电极上焊接有第一接线端，所述中心电极上焊接有第二接线端，所述第一接线端和第二接线端分别通过电极引线与交流电源相连。

7.如权利要求1所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述交流电源为正弦交流电或者脉冲式交流电。

8.如权利要求4所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述连接板上设有若干安装槽，所述安装槽内固定安装介电电泳电极结构。

9.如权利要求4所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，所述连接板上设有槽孔，所述槽孔内设有橡胶塞，所述橡胶塞中穿设连接引线。

10.一种基于高介电材料的介电电泳气体净化方法，基于权利要求1‑9任意一项所述的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，其特征在于，包括：将交流电源的两极分别与中心电极和环形桶状电极连接，在中心电极与环形桶状电极之间产生非均匀的电场，填充在中心电极与环形桶状电极之间的具有高介电常数的高介电陶瓷球体被高度极化，高介电陶瓷球体表面产生大量感应电荷，中心电极与环形桶状电极之间的电场在高介电陶瓷球体曲面结构的作用下剧烈变化而使得高介电陶瓷球之间的间隙区域形成极大的电场梯度，增强粉尘粒子受到介电电泳力，粉尘粒子在介电电泳力的作用下向高介电陶瓷球运动并被吸附在高介电陶瓷球的表面实现对空气中粉尘粒子高效捕捉。

说明书

一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及节能环保和从流体中分离固体技术领域，具体而言，涉及一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块及方法。

背景技术

[0002] 为了实现更低浓度粉尘污染物的排放，企业需要性能更好的除尘设备。目前，针对空气中的粉尘颗粒净化的除尘设备有很多种，包括机械除尘器、电除尘器、湿式除尘器和过滤式除尘器，但是以上除尘器主要是对空气中较大的粉尘进行处理，对于微小的颗粒物，特别是可吸入的颗粒物，现有的除尘设备除尘效果不佳，而空气污染中微小粉尘的含量不可忽视，是雾霾形成的重要原因。

[0003] 现有的空气净化技术有：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。不论采用哪种技术，多数都存在结构较复杂、制作麻烦费事、成本高、主要部件使用寿命短需要经常更换部件而增加费用开支等问题。例如，一些滤网型过滤除尘技术中，极细小微颗粒有可能漏网，除尘效果不尽理想，而且滤网需要经常更换；静电除尘法，是利用高压直流电场产生使空气中的气体分子电产生大量电子和离子，之后在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用向极板运动，实现固体粒子或液体粒子与气流的分离，这种高压静电除尘技术中涉及的设备复杂、运行时能耗大。

[0004] 与目前工业上广泛应用的是管式静电除尘器和板式静电除尘器不同，介电电泳技术除尘具有不同的特点：

[0005] 首先，介电电泳技术操纵的是中性颗粒，使其由于介电极化的作用而产生的平移运动；而静电除尘技术中操纵的是电子和离子，使粉尘颗粒负荷后而产生定向移动。

[0006] 其次，介电电泳技术中颗粒运动方向与电场的方向无关，只与其本身的介电常数和介质的介电常数有关；而静电除尘技术中颗粒运动方向取决于颗粒所带电荷的符号和电场的方向，电场方向反转则运动方向反转。

[0007] 再者，介电电泳技术中需要非均匀电场；而静电除尘技术则需要均匀或非均匀的直流电场。

[0008] 另外，介电电泳技术中粉尘所受到的吸附力来源于介电电泳力，其介电电泳力的大小正比于颗粒直径的立方和电场梯度的平方；而静电除尘技术中粉尘所受到的静电力的大小正比于颗粒所带电荷的多少，因此除尘效果与粉尘粒子所带的电荷直接相关。

[0009] 在现有介电电泳除尘技术中,专利申请号为201410407467.8的专利申请公开了一种介电电泳电极结构，提出了一种介电电泳电极结构，其包括沿第一方向平行或大致平行排布的第一导线群，沿第二方向平行或大致平行排布的第二导线群，第一导线群与第二导线群中的导线外部都具有绝缘层，第一方向与第二方向不平行，第一导线群与第二导线群中的导线交织在一起，第一导线群和第二导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极。另外，此专利技术中采用的介电电泳电极为独立的条状，并通过导线连接在交流电源的对应输出端，需要逐个安装在分离室中并分别通过导线连接对应的输出端，不但费时费力，还可能造成分离室的结构比较松散、接线复杂、容易损坏的问题；除此之外，条状电极还需要逐条制作，工艺成本较高。

[0010] 综上所述，现有除尘技术存在如下至少一个技术问题：

[0011] 现有净化技术中，高压静电除尘设备复杂、能耗大；

[0012] 网式过滤法难以对微小颗粒进行过滤，并需要定期更换滤网，存在大量耗材浪费，成本高，不便于清洁的问题；

[0013] 介电电泳除尘技术中，介电电泳电极结构及制作组装工艺相对复杂，不便于清洁保养。

发明内容

[0014] 本发明的主要目的在于提供一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块及方法，以解决背景技术中至少一个技术问题。

[0015] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，包括：

[0016] 介电电泳电极结构，所述介电电泳电极结构包括环形桶状电极，所述环形桶状电极轴线位置设有中心电极，所述环形桶状电极两端设有支撑架，所述中心电极通过支撑架与环形桶状电极相连固定，所述环形桶状电极、支撑架和中心电极形成空腔结构，所述空腔结构内填充高介电陶瓷球体；

[0017] 交流电源，所述交流电源的一极与中心电极相连，所述交流电源的另一极与环形桶状电极相连；

[0018] 所述环形桶状电极的内环直径为10‑50mm；

[0019] 所述高介电陶瓷球体的介电常数为23000‑34000，直径为2.3‑2.8mm；

[0020] 所述交流电源的频率为800‑5000Hz，交流电源的电压满足中心电极和环形桶状电极之间的电场强度为200‑3000V/cm。

[0021] 优选的，所述支撑架采用绝缘的陶瓷或者塑料制成，所述支撑架包括第一支架和第二支架，所述第一支架上具有第一缝隙，所述第二支架上具有第二缝隙，所述第一缝隙和第二缝隙的宽度均小于高介电陶瓷球体的直径，第一支架和第二支架分别封堵在环形桶状电极的两端。支撑架上设置第一缝隙和第二缝隙是为了通风，其中第一缝隙和第二缝隙的宽度小于高介电陶瓷球体的直径，目的是为了防止高介电陶瓷球体从缝隙滚出。

[0022] 优选的，所述环形桶状电极采用金属管结构，所述中心电极采用实心金属棒结构。

[0023] 优选的，所述介电电泳气体净化单元模块还包括连接板，所述连接板上设置若干个介电电泳电极结构，每个介电电泳电极结构的中心电极分别与交流电源的一极相连，每个介电电泳电极结构的环形桶状电极分别与交流电源的另一极相连。若干个介电电泳电极结构并联形成气体净化模块，即多个介电电泳电极结构安装在一个连接板上形成一个模块，交流电源的两极分别与每个介电电泳电极结构的中心电极与环形桶状电极连接。

[0024] 优选的，所述支撑架中心位置设有通孔，所述通孔中穿设中心电极。在支撑架中设置通孔的目的是为了穿设和固定中心电极，支撑架通过通孔来支撑和固定中心电极。

[0025] 优选的，所述环形桶状电极上焊接有第一接线端，所述中心电极上焊接有第二接线端，所述第一接线端和第二接线端分别通过电极引线与交流电源相连。优选的，所述交流电源为正弦交流电或者脉冲式交流电，交流电源的频率为800‑5000Hz,交流电源的电压满足中心电极和环形桶状电极之间的电场强度为200‑3000V/cm（即满足交流电源的电压U与中心电极和环形桶状电极之间距离d的比值为200‑3000V/cm）。

[0026] 优选的，所述连接板上设有若干安装槽，所述安装槽内固定安装介电电泳电极结构。设置安装槽的目的是为了安装固定介电电泳电极结构。安装槽数量根据需要设置的介电电泳电极结构的数量而设置，每个安装槽内插设一个介电电泳电极结构，安装槽与介电电泳电极结构之间可采用过盈配合或者通过螺纹配合连接。

[0027] 优选的，所述连接板上设有槽孔，所述槽孔内设有橡胶塞，所述橡胶塞中穿设连接引线，其中槽孔用于插设橡胶塞。橡胶塞用于实现与连接引线之间的紧密接触，进而保证穿设连接引线时的密封性。

[0028] 根据本发明的另一方面，提供了一种基于高介电材料的介电电泳气体净化方法，包括：

[0029] 通过将中心电极和环形桶状电极分别连接到交流电源的两极，并调节交流电源的电压和频率，使得在中心电极与环形桶状电极之间形成非均匀的电场；填充在中心电极和环形桶状电极之间的具有高介电常数的高介电陶瓷球体被高度极化，从而使高介电陶瓷球体表面产生大量感应电荷；中心电极与环形桶状电极之间的电场在高介电陶瓷球体曲面结构的作用下剧烈变化而在高介电陶瓷球之间的间隙区域形成极大的电场梯度，从而有效增强对气体中的粉尘粒子的介电电泳力；粉尘粒子在介电电泳力的作用下，向高介电陶瓷球的外壁移动并被吸附在高介电陶瓷球的表面，从而实现对空气中粉尘粒子高效捕捉。

[0030] 与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

[0031] 高介电陶瓷球体、中心电极和环形桶状电极、支撑架结构简单、稳定，易于工业化批量生产；

[0032] 高介电陶瓷球体填充在中心电极与环形电极之间，填充装配时易于操作；当需要对各部件清洗时，可以将高介电陶瓷球体取出进行清洗后再进行填充，不存在耗材的浪费；

[0033] 高介电陶瓷球体性能稳定，高介电陶瓷球体可以重复使用，且高介电陶瓷球体耐高温，可以对高温气体进行净化；

[0034] 空气粉尘净化率高：由于高介电陶瓷球体具有高的介电常数，当处于中心电极与环形桶状电极形成的非均匀电场中时，高介电陶瓷球体被高度极化，从而在高介电陶瓷球体表面产生大量感应电荷。中心电极和环形桶状电极之间的非均匀电场将会在高介电陶瓷球体曲面结构的作用下剧烈变化而在陶瓷球之间的间隙区域形成极大的电场梯度，进而有效增强粉尘粒子所受到的介电电泳力，从而实现对空气中粉尘粒子的高效率捕捉净化；

[0035] 另外，中心电极和环形桶状电极之间的高介电陶瓷球体相互堆积会在球体之间自然形成间隙，其间隙隙尺寸为0.5‑1.5mm之间，其间隙尺寸远远大于过滤网的缝隙尺寸，因此当对空气进行粉尘净化时，可以明显减小风阻，一方面可以减小风机的功率，从而减小净化器的噪音；另一方面可以加大通风量而提高净化效率。

附图说明

[0036] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0037] 图1示出了根据本发明的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的结构示意图；

[0038] 图2示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的主视图；

[0039] 图3示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的左视图；

[0040] 图4示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的俯视图；

[0041] 图5示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的仰视图；

[0042] 图6示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的右视图；

[0043] 图7示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的高介电陶瓷球体填充视图；

[0044] 图8示出了图1中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的组装结构视图；

[0045] 图9示出了图8中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的组装结构侧视图；

[0046] 图10示出了图8中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的组装结构主视图；

[0047] 图11示出了图8中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的组装结构俯视图；

[0048] 图12示出了图8中的基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块的组装结构仰视图。

[0049] 其中，上述附图包括以下附图标记：

[0050] 中心电极1；第一缝隙2；第一支架3；环形桶状电极4；第一接线端5；第二支架6；第二接线端7；第二缝隙8；连接板9；第一结构体10；第二结构体11；第三结构体12；第四结构体13；橡胶塞14；安装槽15；高介电陶瓷球体16。

具体实施方式

[0051] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0052] 如图1至图7所示，本发明实施例提供了一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，包括介电电泳电极结构和交流电源。所述介电电泳电极结构包括环形桶状电极4，所述环形桶状电极4轴线位置设有中心电极1，所述环形桶状电极4两端设有支撑架，所述中心电极1通过支撑架与环形桶状电极4相连，所述环形桶状电极4、支撑架和中心电极1形成空腔结构，所述空腔结构内填充有高介电陶瓷球体16；所述交流电源的一极与中心电极1相连，所述交流电源的另一极与环形桶状电极4相连。本发明结构设计科学合理，具有介电电泳效果好、结构简单、制作安装容易、除尘效果好、效率高、成本低、清理容易、使用寿命长等特点。介电电泳净化是对粒子进行分离的一种重要方法，可以实现固液分离和固气分离。

[0053] 所述介电电泳电极结构由中心电极1、环形桶状电极4、支撑架、高介电陶瓷球体16组成，其中中心电极1通过位于环形桶状电极4两端的支撑架固定于环形桶状电极4的轴向中心位置，交流电源的两极分别连接中心电极1和环形桶状电极4。

[0054] 实施例1

[0055] 本实施例中，介电电泳电极结构包括环形桶状电极4，环形桶状电极4轴线位置设有中心电极1。环形桶状电极4采用铜管结构，中心电极1采用实心铜棒结构，环形桶状电极4上焊接有第一接线端5，中心电极1上焊接有第二接线端7，第一接线端5和第二接线端7分别通过电极引线与交流电源相连。其中，中心电极1直径为1‑3mm，环形桶状电极4的内环直径为10‑50mm，高度为20‑1000mm。优选的，本实施例中，铜管结构内径30mm，铜管结构长度150mm，中心电极1采用直径为4mm的实心铜棒结构，中心电极1长度为180mm。

[0056] 本实施例中，环形桶状电极4两端设有支撑架，中心电极1通过支撑架与环形桶状电极4相连，支撑架采用绝缘材质，制作成瓶盖形状，可通过螺纹与环形桶状电极4相连；支撑架包括第一支架3和第二支架6，第一支架3上具有第一缝隙2，第二支架6上具有第二缝隙8，所述第一缝隙2和第二缝隙8的形状为条状、孔状中的一种或者组合，第一缝隙2和第二缝隙8的宽度均小于高介电陶瓷球体16的直径，也即满足高介电陶瓷球16不会从第一缝隙2和第二缝隙8通过。优选的，在满足支撑强度要求的前提下，应提高缝隙的面积以增加气体的流通量。在本实施例中，缝隙占支撑架截面面积的85‑88%；支撑架中心位置设有通孔，通孔中穿设中心电极1，当中心电极1采用4mm铜棒结构时，通孔直径采用4mm。其中第一支架3和第二支架6分别用于封堵住环形桶状电极4的两端和支撑固定中心电极1，防止高介电陶瓷球体16滚出空腔结构。

[0057] 本实施例中，环形桶状电极4、支撑架和中心电极1形成空腔结构，空腔结构内填充有高介电陶瓷球体16，高介电陶瓷球体16的介电常数大于8000，高介电陶瓷球体16的直径为1‑4mm，高介电陶瓷球体16的球形度大于85%，即最小直径与最大直径的比值大于85%。高介电陶瓷球体16是介电电泳的核心结构，当填充到环形桶状电极4、第一支撑架3、第二支撑架6和中心电极1形成空腔结构后，高介电陶瓷球体16之间自然堆积而形成互通的缝隙，其缝隙尺寸可以达到毫米级，气体透过率高，对气体净化时风阻小；另外，高介电陶瓷球体16具有高的介电常数，当处于中心电极1与环形桶状电极4形成的电场时，高介电电陶瓷球体16被高度极化而使得高介电陶瓷球体16表面产生大量感应电荷，原来电场强度在陶瓷球曲面的作用下剧烈变化而在陶瓷球体之间的间隙区域形成极大的电场梯度，电场梯度增强从而增强介电电泳力，进而实现对空气中粉尘粒子的高效率捕捉。优选的，本实施例采用Y和Nb掺杂TiO2所制备的陶瓷粉体为主要原料，经过成型烧结得到本实施例所需的高介电陶瓷球体16，所得高介电陶瓷球体16在1600‑3200Hz频率下的介电常数为23000‑34000之间，所得高介电陶瓷球体16直径为2.3‑2.5mm之间，球形度大于90%。

[0058] 本实施例中，交流电源的一极与中心电极1相连，交流电源的另一极与环形桶状电极4相连，交流电源为正弦交流电或者脉冲式交流电。

[0059] 本实施例中介电电泳净化模块的组装步骤为：首先将第二支架6安装在环形桶状电极4的一端，然后将中心电极1插入第二支架6的通孔内，并使中心电极1两端均突出环形桶状电极4的端部，之后将第二支架6朝下使环形桶状电极4垂直固定，高介电陶瓷球体16从第一支架3的一端填入到中心电极1、环形电极和支撑架形成的空腔结构内，直至填满；之后安装第一支架3，使中心电极1穿过第一支架3的通孔，使中心电极1和环形桶状电极4的位置固定；然后在中心电极1上焊接第二接线端7，在环形桶状电极4上焊接第一接线端5；最后通过电极引线将第一接线端5和第二接线端7分别与交流电源相连。在本实施例中，为了避免触电、漏电问题，本实施例中环形桶状电极4和中心电极1突出环形电极4的部分以及电极引线焊点作绝缘处理，以保证电学安全性。

[0060] 为了检测效果，将上述组装好的介电电泳净化模块放置于通风管中，通风管内壁与桶状电极4边缘缝隙通过胶泥填充；通风管的一侧安装鼓风机，安装鼓风机的一端为进风口，另一端为出风口，然后分别在进风口和出风口侧视粉尘粒子的含量。实验条件：交流电源的波形为正弦交流电或者脉冲式交流电，交流电源的频率为800‑5000Hz,交流电源的电压为满足中心电极1与环形桶状电极4的电场强度为200‑3000V/cm（即交流电源的电压U与中心电极1和环形桶状电极4之间距离d的比值为200‑3000V/cm）。

[0061] 具体的，本实施例1中的交流电源的输入电压为1500V，环形桶状电极4采用内径为30mm的铜管结构，铜管结构的长度为150mm;中心电极1采用直径为4mm的实心铜棒结构，长度为180mm；支撑架采用绝缘塑料制作成瓶盖形状，内径为30mm，正好可以封盖环形桶状电极4的两端，同时支撑架底面中心打孔4mm的通孔，中心电极1正好可以穿透固定，同时底面开成阵列式开孔网状缝隙结构。在本实施例中，高介电陶瓷陶瓷的的直径为2.3‑2.5mm，支撑架的开孔的缝隙最大尺寸为1.8mm。另外，为了说明环形桶状电极4的尺寸对净化效果的影响，选取了直径为60mm的铜管结构作为环形桶状电极4，以作为对比例1；相应地，对比例1采用与实施例1相同的材料及其他相对应的参数制备了配套的中心电极1和支撑架；在进行净化效果测试时，对比例1中交流电源的输入参数与实施例1相同。测试结果如表1。

[0062] 表1实施例1和对比例1测试结果

[0063]

[0064] 由表1可以得出，实施例1对于PM2.5及更大尺寸的PM5.0的净化效果得到100%，对于更小PM0.5的净化率也在99.7%以上，由此可以说明本实施例1的技术方案可以对空气中粉尘粒子达到超净化的效果。另外，从对比例1的结果可以看出，当加大环形桶状电极4的直径尺寸到60mm时，虽然采用相同介电常数等级的高介电陶瓷球体16，但对粉尘的净化效果却显著减弱，例如，对于PM2.5粉尘的净化率仅为62.2%，而对于PM0.5更微小粉尘的净化率则更低，仅为17.4%。由实施例1和对比例1的测试结果表明，要想达到较好的净化效果，对于环形桶状电极的直径需要满足特定的尺寸要求。

[0065] 实施例2、对比例2和对比例3

[0066] 为进一步说明本发明技术方案的有益效果，下面将结合实施例2进行说明；同时为证明本发明技术中所述高介电陶瓷球16的直径尺寸以及陶瓷球基体的介电常数在所述介电电泳电极结构净化时起到的关键作用，将结合对比例2（改变高介电陶瓷球的直径尺寸）和对比例3（改变高介电陶瓷球16的介电常数）进行说明。

[0067] 在实施例1基础上，实施例2、对比例2和对比例3采用相同的中心电极1和环形桶状电极4尺寸，即环形桶状电极4采用内径为30mm的铜管，铜管的长度为150mm，中心电极1采用直径为4mm的实心铜棒结构，长度为180mm；支撑架采用绝缘塑料制作成瓶盖形状，内径为30mm，正好可以封盖环形铜管电极的两端，同时支撑架中缝隙占支撑架截面面积的85‑88%，支撑架中心打孔4mm的通孔。

[0068] 优选的，实施例2采用纯钙铜钛氧（CaCu3Ti4O12,简记CCTO）陶瓷粉体，制备高介电陶瓷球体16，其直径尺寸为2.5‑2.8mm，所得高介电陶瓷球体16基体在1000‑3000Hz频率范围的介电常数为24500‑27890;对比例2也采用相同CCTO陶瓷粉体制备高介电陶瓷球体16，但高介电陶瓷球体16的直径为4.8‑5.0mm;对比例3采用CCTO‑15%Al2O3混合粉体制备2.5‑2.8mm的高介电陶瓷球体16，所得高介电陶瓷球体16在1000‑3000Hz频率范围的介电常数为
5500‑7630。将以上三种高介电陶瓷球体16体分别装入中心电极1、环形桶状电极4和支撑架围成的空腔结构中，形成介电电泳电极结构，然后将中心电极1和环形电极接通交流电源，调节交流电源原电压为1200‑1600V，频率为1300‑2800Hz之间。对实施例2、对比例2和对比例3进行净化效果测试时，采用与实施例1相同的测试方法，测试结果如表2。

[0069] 表2实施例2、对比例2和对比例3测试结果

[0070]

[0071] 表2结果可知，实施例2中，当高介电陶瓷球体16的采用尺寸为2.5‑2.8mm，介电常数为24500‑27890时，净化效果显著，对于PM2.5的净化率可以达到100%；而在对比例2中，当高介电陶瓷球体16的尺寸较大时（4.8‑5.0mm），净化效果不理想，对PM2.5的净化率为78.6%；另外，从对比例3可知，高介电陶瓷球体16的介电常数较小为5500‑7630时，虽然陶瓷球16的直径与实施例2相同，但其对粉尘净化率明显变差，如对于PM2.5的净化率仅为
62.2%，对于PM0.5和PM1.0的净化率则更低，仅为21.4%和31.6%。由此，综合实施例2和对比例2的结果可以证明，当高介电陶瓷球16具有较高的介常数（24500‑27890之间），高介电陶瓷球16尺寸是影响净化率的重要因素；另外，综合实施例2和对比例3的测试结果可知，当高介电陶瓷球采用合适的直径尺寸时，其陶瓷球基体的介电常数对净化率的影响也是非常重要。从本发明技术方案中实现有益效果的原理可知，高介电陶瓷球16基体的介电常数越高，高介电陶瓷球16在电场中的极化强度就越高，陶瓷球之间的间隙区域所对应的电场梯度就越强，从而提高粉尘所受的介电电泳力而增强净化效果。因此，为达到优质的净化效果，高介电陶瓷球16的介电常数需要达到一定的数值。

[0072] 实施例3

[0073] 根据本发明的内容，还提供另一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，下面将结合实施例3进行说明。

[0074] 参照图8‑图12，本实施例3中，一种基于高介电材料的介电电泳气体净化单元模块，还包括连接板9，连接板9上设置若干个介电电泳电极结构。本实施例中，采用四个介电电泳电极结构，但不限于四个，分别为第一结构体10、第二结构体11、第三结构体12和第四结构体13。每个介电电泳电极结构的中心电极1分别与交流电源的一极相连，每个介电电泳电极结构的环形桶状电极4分别与交流电源的另一极相连。连接板9上设有若干安装槽15，通过安装槽15内固定安装介电电泳电极结构，其中连接板9上还设有槽孔，槽孔内设有橡胶塞14，橡胶塞14中可穿设连接引线，若干个介电电泳电极结构并联形成气体净化模块，即多个介电电泳电极结构安装在一个连接板9上形成一个模块，交流电源的两极分别与每个介电电泳的中心电极1与环形桶状电极4连接。为检测实施例3中介电电泳气体净化单元模块的净化效果，采用与实施例1和实施例2相同的方法，将所述介电电泳气体净化单元模块放置于管道中，通过风机实现气体的流通，调节交流电源的频率为800‑4800Hz,电压为200‑2800V,然后分别测试进气口和出气口的粒子含量并计算净化率。检测结果为：PM0.5和PM1.0的净化率为92.4%‑99.7%之间；PM2.5的净化为99.9‑100%。

[0075] 从以上描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

[0076] 高介电陶瓷球体16、中心电极1和环形桶状电极4、支撑架结构简单、稳定，易于工业化批量生产；

[0077] 高介电陶瓷球体16填充在中心电极1与环形桶状电极4之间，填充装配时易于操作；当需要对各部件清洗时，可以将高介电陶瓷球体16取出进行清洗后再进行填充，不存在耗材的浪费；

[0078] 高介电陶瓷球体16性能稳定，高介电陶瓷球体16可以重复使用，且高介电陶瓷球体16耐高温，可以在高温下进行气体净化使用；

[0079] 空气粉尘净化效果好，对PM2.5的净化率可以达到100%；

[0080] 净化单元中，高介电陶瓷球体16相互堆积而自然形成缝隙，缝隙尺寸为0.5‑1.5mm之间，其缝隙尺寸远远大于过滤网的缝隙尺寸，因此当对空气进行粉尘净化时，可以减小风阻，一方面可以减小风机的功率，从而减小净化器的噪音；另一方面可以加大通风量，而增大净化效率。

[0081] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。