專利名稱:一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到空氣凈化裝置，尤其是一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置。
二背景技術：
由于大量裝飾、裝修材料及家具的廣泛應用，導致甲醛、苯、氨等有害氣體嚴重污染了室內空氣。同時在日常生活中也會產(chǎn)生大量的有機氣體，并逐漸積累。我國在2003年3月1日正式公布并開始執(zhí)行室內空氣質量標準，尤其在“非典”疫情發(fā)生以后，室內空氣質量越發(fā)受到重視；冰箱中的異味、臭味、霉味、細菌等問題日漸突出，給人們的生活帶來很大的不便。這就要求冰箱具有較好的殺菌、除臭、保鮮功能，以滿足消費者物質生活日益提高的消費需求。因此發(fā)明空氣凈化裝置，優(yōu)化空調、冰箱的環(huán)保性能，對于提高人們的生活質量具有重要意義。
光催化方法作為高級氧化技術的一種，是利用光生強氧化劑將有機污染物徹底氧化為H2O、CO2等小分子，此法能處理多種污染物，適用范圍廣，特別是對難降解的有機物具有很好的氧化分解作用。此外光催化反應還具有反應條件溫和，反應設備簡單，無二次污染，易于操作控制，運行成本低等特點，是一種非常有前途的污染治理技術。
目前，有一些關于納米半導體光觸媒在空氣凈化、空調及冰箱中應用的專利技術，如中國知識產(chǎn)權局公開的申請?zhí)?2135187.2，公開號CN1467024A，發(fā)明專利名稱為《含有納米二氧化鈦薄膜的載體及在空調中的應用》，該技術是納米TiO2溶膠的制備以及在溶膠中浸泡過的多孔陶瓷或玻璃纖維或玻璃絲布，經(jīng)過500℃-600℃熱處理，得到納米TiO2膜載體。此發(fā)明的優(yōu)點是得到的載體經(jīng)久耐用，比表面積高；此專利在制備薄膜時加入了硝酸鐵，提高了光催化效率。
專利號ZL 200520068539.7，授權公告號CN2777406Y，實用新型專利，名稱為《一種具有凈化空氣功能的家用空調器》，該專利是在室內機的回風口側設置有過濾網(wǎng)，在室內機內安裝有風機、蒸發(fā)器，風道內安裝有納米TiO2光催化凈化過濾器、TiO2冷催化網(wǎng)。同時對室外機也做了簡單的改進。此專利的優(yōu)點是納米TiO2光催化凈化過濾器對空氣中的有害氣體進行及時分解；而納米冷催化凈化網(wǎng)進一步保證細菌被滅殺、有機氣體被分解。
專利號ZL 200320113156.8，授權公告號CN2660372Y的實用新型專利，名稱為《一種殺菌空調》，是在空調內部空氣通道上設置有臭氧紫外燈、涂有TiO2的光催化觸媒網(wǎng)。此專利的優(yōu)點是通過紫外殺菌、臭氧殺菌、光觸媒殺菌等方法，使得殺菌更加徹底。同時光觸媒可以控制臭氧的含量。
專利號ZL 200420084401.1，授權公告號CN2723887Y的實用新型專利，名稱為《空調濾網(wǎng)的改良裝置》，是在濾網(wǎng)上噴涂納米級光觸媒TiO2結合納米銀制備合成的納米復合光觸媒銀(TiO2Ag)。此專利的優(yōu)點是結構簡單，操作方便，且由于納米膜的自潔作用，使得使用壽命延長。
專利號ZL 200320131728.8，授權公告號CN2680341Y的實用新型專利，名稱為《汽車空調出風口專用之納米光觸媒殺菌裝置》，該裝置包括一表面鍍有納米級二氧化鈦的殼體座、一殼體蓋、一納米光觸媒燈管、二燈光座、二雙鄂夾及一電源插頭。其優(yōu)點是整體的重量輕，體積小，結構簡單，操作容易方便，實用安全方便。
申請?zhí)?00610034975.1，公開號CN1865790A的發(fā)明專利，名稱為《一種用于空調器的生化膜》，是將空調器的換熱器或過濾網(wǎng)用配置好的生化膜水溶膠噴涂成膜，形成硅和碳元素之間的分子鍵并以此聚合銀、鈦、錳、銅、鋅等活性元素從而形成生化膜，可以捕捉和分解有害氣體和殺滅病毒的功能。本專利的優(yōu)點簡單實用，生產(chǎn)簡便易行。生化膜是一種超強化催化劑，本身不損失，長期有效。此發(fā)明的缺點是生化膜易中毒，降解效率低。
申請?zhí)?00410010040.0，公開號CN1648568A，發(fā)明專利名稱為《一種光觸媒負離子殺菌冰箱》，其是在冰箱中安裝有能夠產(chǎn)生臭氧、氫氧基及負離子的綜合殺菌裝置，在綜合裝置的盒體內噴涂有TiO2和壓電晶體電氣石的中性液體，能產(chǎn)生負離子。其優(yōu)點是將臭氧殺菌、負離子殺菌、氫氧基殺菌相結合，能夠更加有效的殺滅細菌。其存在的缺點為在TiO2吸附了有機物后，其產(chǎn)生負離子的能力就會降低，致使降解效果降低。
申請?zhí)?00310100485.3，公開號CN 1609523A的發(fā)明專利，名稱為《高吸附性多功能空氣凈化器》，本發(fā)明的凈化器由殼體、電子集塵裝置、光催化降解裝置和負離子發(fā)生裝置四部分組成。其優(yōu)點是，空氣經(jīng)過多重凈化，可明顯改善空氣質量。
以上的專利技術雖然有其獨特的地方，但還存在以下的缺點一是納米半導體材料在受到能量大于其間隙能的光照射時，產(chǎn)生了光生空穴和電子，但空穴和電子極易復合，致使降解效率很低。有的甚至沒有光照射，這樣降解效率會更低；二是過濾網(wǎng)不能過濾掉顆粒較小的塵粒，這些塵粒就會落到納米膜上，降低了降解效率，減少了納米膜的使用壽命；三是對于空氣中極低的污染物，或者污染物的中間產(chǎn)物，納米光觸媒的降解速度很慢，因此這些污染物還沒有被完全降解，就會被排放到室內。
三
發(fā)明內容針對以上的問題，本發(fā)明的目的是綜合各種凈化原理的優(yōu)點，克服現(xiàn)有凈化裝置的缺點，發(fā)明一種具有靜電除塵、紫外殺菌、納米半導體光催化降解作用的空氣凈化裝置。本發(fā)明通過完善的性能，多重凈化，能夠徹底提高空氣品質。
本發(fā)明的技術方案是由附著納米光催化材料的導電材料、導電材料或者蒸發(fā)器、紫外燈、恒電壓裝置、風機構成并安裝在殼體內，殼體上有進風口和出風口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導電材料和導電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導電材料一側；或在進風口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。
附著納米光催化材料的導電材料包括活性炭織物、鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鈦網(wǎng)、導電玻璃等；導電材料用普通金屬材料如鐵板、鋼板、銅板、金屬絲網(wǎng)等。
剛性差的附著納米光催化材料的導電材料，安裝時由于定位性不好，最好用支架支撐。
納米光催化反應裝置所使用的附著納米光催化材料的導電材料可以是單層或多層。
本發(fā)明的裝置中可以安裝靜電除塵裝置、濾網(wǎng)，主要應用于空氣中的顆粒比較多，或者要求附著納米光催化材料的導電材料的更換頻率比較低的情況。也可以不安裝靜電除塵裝置、濾網(wǎng)，主要應用于空氣中的顆粒比較少，或者要求附著納米光催化材料的導電材料的更換頻率比較高，或者是特殊要求不安裝靜電除塵裝置或濾網(wǎng)的情況。
靜電除塵裝置是由高壓發(fā)生裝置、導電金屬陽極也為集塵極和芒刺陰極組成，極板間距離為1-4cm，芒刺陰極位于兩極板中間。
本發(fā)明所加的偏壓使紫外線在光催化材料上激發(fā)出的空穴電子對得以有效分離，從而提高催化降解效率。同時由于納米光催化材料處于導電材料的外層，使得紫外光在沒有遮擋情況下，直接作用于光催化材料上，可以充分利用紫外光光催化劑的光催化作用。
本發(fā)明通過靜電除塵、紫外殺菌、納米光催化材料催化降解等多重凈化，能取得良好的空氣凈化效果。該裝置可以作為獨立的空氣凈化設備應用，也可以作為空調、冰箱等多種設備的附屬模塊，為該設備加入空氣凈化功能。
四圖1、圖2為本發(fā)明的結構示意圖。
附圖標記1、納米光催化裝置 1-1、恒壓裝置 1-2、紫外燈 1-3、附著光催化材料的導電材料1-4、支架 1-5、導電材料或蒸發(fā)器2、殼體3、風機 4、進風口 5、靜電除塵裝置6、濾網(wǎng) 7、出風口
五具體實施方式結合附圖詳細敘述本發(fā)明的實施過程如下實施例1如圖1所示本發(fā)明應用在空調機上或者冰箱上。將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導電材料活性炭織物1-3、紫外燈1-2、導電材料1-5、風機3安裝在納米光催化裝置殼體2內，殼體2上有進風口4和出風口7，恒電壓裝置1-1連接在附著光催化材料的活性炭織物1-3和導電材料1-5之間；紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的活性炭織物1-3一側；因為空調中的蒸發(fā)器是一種導電材料，所以該裝置在空調中應用時，可以由蒸發(fā)器來代替導電材料1-5，用在冰箱上時，蒸發(fā)器不便于連接，導電材料1-5可以用薄鋼板或銅絲網(wǎng)；外裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6。
將本裝置安裝在空調的室內機進風口或者冰箱的冷藏室內。紫外燈1-2、恒壓裝置1-1均處于打開狀態(tài)。啟動風機3，使其轉動，污濁空氣由進風口4進入本裝置，經(jīng)過濾網(wǎng)6，除去顆粒較大的灰塵。進入到靜電除塵裝置5，其內置的高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生直流高壓，在陽極和陰極之間加入3000-5000V的靜電。兩個電極之間加入的電場，使電極附近的空氣分子電離，成為負離子和正離子。正離子被吸到負極得到電子，又成為分子。負離子在向著正極運動的過程中，遇到空氣中的粉塵，使粉塵帶負電，吸附到正極上，達到了凈化空氣的目的。并利用高壓靜電技術將其中的微生物殺滅，并且無二次污染，不僅能除掉空氣中的大顆粒，而且能捕捉空氣中小于0.1微米或更小的顆粒。靜電除塵裝置的極板可以定期的清洗，使極板集塵效率復新。從靜電除塵裝置出來的空氣，進入到納米光催化裝置1。紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的導電材料一側，使其能夠照射到導電材料上附著的納米光催化材料。紫外燈1-2的作用一方面是可以直接殺菌，另一方面激發(fā)納米光催化材料，得到空穴和電子，利用空穴的強氧化性，可氧化空氣中的半導體顆粒表面被吸附的有機污染物和其他還原性污染物，使其降解為無害的小分子物質。偏壓是加在附著光催化材料的導電材料1-3和導電材料或蒸發(fā)器1-5之間，使紫外線在光催化材料上激發(fā)出的空穴電子對得以有效分離，從而提高催化降解效率。氣體繼續(xù)通過安裝在支架1-4上的附著光催化材料的活性炭織物1-3，由于納米光催化材料處于導電材料的外層，使得紫外光在沒有遮擋情況下，直接作用于光催化材料上，可以充分利用紫外光光催化劑的光催化作用。附著光催化材料的導電材料因為其具有導電性，使由紫外線在光催化材料上激發(fā)出的電子導出，使得空穴和電子有效分離?；钚蕴靠椢锊粌H具有導電性，還能夠有效的吸附污染物，對空氣中極低濃度的污染物進行快速的吸附凈化和表面富集，加快了光催化降解反應的速率，抑制了中間產(chǎn)物的釋放，提高了污染物完全氧化的效率。同時被活性炭織物吸附的污染物向光催化材料表面遷移，實現(xiàn)活性炭織物的原位再生，延長使用壽命。因此附著光催化材料的導電材料最好應用活性炭織物。附著光催化材料的導電材料1-3可以是單層或多層，多層附著光催化材料的導電材料使空氣中有害物質處理得更加徹底。附著光催化材料的導電材料1-3與殼體2可以密封連接。在空氣的流速較小，或者所用的附著光催化材料的導電材料剛性強時，或者在特殊要求的情況下，附著光催化材料的導電材料可以不使用支架1-4支撐。污濁空氣經(jīng)過附著光催化材料的活性炭織物1-3的吸附、降解后，凈化過的新鮮空氣由出風口7排到室內或者冰箱的冷藏室內。
實施例2如圖2所示，將本發(fā)明應用在空調機或者冰箱上，將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導電材料活性炭織物1-3、紫外燈1-2、導電材料1-5、風機3安裝在納米光催化裝置殼體2內，殼體2上有進風口4和出風口7；因為空調中的蒸發(fā)器是一種導電材料，所以該裝置在空調中應用時，可以由蒸發(fā)器來代替導電材料1-5，用在冰箱上時，蒸發(fā)器不便于連接，導電材料1-5可以用薄鋼板或銅絲網(wǎng)；外裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6。
將該裝置安裝在空調的室內機進風口或者冰箱的冷藏室內。啟動風機3，使其轉動，污濁空氣由進風口4進入空調內。經(jīng)過濾網(wǎng)6，進入到靜電除塵裝置5，接著進入到納米光催化裝置1，污濁空氣通過導電材料或蒸發(fā)器1-5，到達附著光催化材料的導電材料1-3，被其吸附，降解。附著光催化材料的導電材料1-3與殼體2可以密封連接。凈化過的新鮮空氣由出風口7排到室內或者冰箱的冷藏室內。
圖1、圖2中區(qū)別在于納米光催化裝置中各組成部件的位置不一樣，最后達到的空氣凈化效果是一樣的。
實施例3本發(fā)明作為獨立的空氣凈化裝置。
將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導電材料活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3、紫外燈1-2、導電材料鋼板或導電玻璃1-5、風機3安裝在納米光催化裝置殼體2內，殼體2上有進風口4和出風口7，恒電壓裝置1-1連接在附著光催化材料的活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3和導電材料鋼板或導電玻璃1-5之間；紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3一側；構成獨立的基于光催化功能的多重空氣凈化裝置。該裝置適合用凈化空氣中的顆粒比較少，或者要求附著納米光催化材料的導電材料的更換頻率比較高，或者是特殊要求不安裝靜電除塵裝置或濾網(wǎng)的情況下。
在以上凈化裝置的基礎上加裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6，構成獨立的具有濾沙除塵功能的基于光催化功能的多重空氣凈化裝置。該裝置適合用于凈化空氣中的顆粒比較多，或者要求附著納米光催化材料的導電材料的更換頻率比較低的情況下，附著光催化材料的導電材料采用鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、導電玻璃時，因為其具有導電性，使由紫外線在光催化材料上激發(fā)出的電子導出，使得空穴和電子有效分離，能有效的凈化空氣。由于缺少吸附效果，適合有機物污染輕的凈化場合。
納米光催化材料受到能量大于其間隙能的光照射時，低能價帶(VB)上的電子被激發(fā)躍遷至高能導帶(CB)，在導帶形成帶負電荷的電子，而在價帶上留下了帶正電荷的空穴。光生空穴具有很高的氧化還原電位，可氧化半導體顆粒表面被吸附電子給體。但是，激發(fā)態(tài)的電子和空穴也極容易復合。本發(fā)明將半導體顆粒固定到一導電載體上，外加電壓可以大大提高電荷的傳遞過程，防止了光生載流子的復合，大大提高了氧化效率。
權利要求
1.一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，其特征為由附著納米光催化材料的導電材料、導電材料或者蒸發(fā)器、恒電壓裝置、紫外燈、風機構成并安裝在殼體內，殼體上有進風口和出風口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導電材料和導電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導電材料的一側；或在進風口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求
書1所述的一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，其特征為所述的附著納米光催化材料的導電材料包括活性炭織物、鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鈦網(wǎng)、導電玻璃。
3.根據(jù)權利要求
書1或2所述的一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，特征為所述的納米光催化反應裝置所使用的附著納米光催化材料的導電材料是單層或多層。
專利摘要
本發(fā)明涉及到空氣凈化裝置，尤其是一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置。是由附著納米光催化材料的導電材料、導電材料或者蒸發(fā)器、恒電壓裝置、紫外燈、風機構成并安裝在殼體內，殼體上有進風口和出風口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導電材料和導電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導電材料的一側；或在進風口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。本發(fā)明通過靜電除塵、紫外殺菌、納米光催化材料催化降解等多重凈化，能取得良好的空氣凈化效果。該裝置可以作為獨立的空氣凈化設備，也可以作為空調、冰箱等需要進行空氣凈化的多種設備的附屬模塊，為該設備加入空氣凈化功能。
文檔編號A61L9/22GK1994475SQ200610170978
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日
發(fā)明者冉祥成, 劉曦旻, 張文華, 王成艷, 臧傳梅 申請人:山東海信商業(yè)有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan