專利名稱：廢氣處理紫外燈制作方法及廢氣處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種廢氣處理紫外燈制作方法及廢氣處理方法，特別是涉及一種采用溶凝膠鍍膜技術(shù)來(lái)制作廢氣處理紫外燈的方法及廢氣處理方法。
背景技術(shù)：
溶凝膠技術(shù)目前正受科技先進(jìn)國(guó)家重視，其主要原因是在傳統(tǒng)化學(xué)及物理技術(shù)發(fā)展遇到瓶頸時(shí)，尤其在無(wú)機(jī)材料以傳統(tǒng)技術(shù)已不能滿足需求時(shí)，特別是多成份特殊結(jié)構(gòu)的材料，無(wú)法在傳統(tǒng)熱融法、沉淀法制得的材料，加上傳統(tǒng)蒸鍍技術(shù)無(wú)法在不規(guī)則曲面鍍膜時(shí)，溶凝膠鍍膜很容易制得金屬氧化物鍍膜，而觸媒鍍膜又需多孔性的結(jié)晶微粒鍍膜，正是溶凝膠鍍膜的特性，因此溶凝膠鍍膜技術(shù)在二十世紀(jì)末為最熱門(mén)的研發(fā)技術(shù)之一。
采用溶凝膠制備觸媒近期也受化工業(yè)重視，其中以光觸媒技術(shù)最受重視，包括早期開(kāi)發(fā)光觸媒粉體用于廢水處理有Robat A.Clyde、美國(guó)專利4,446,236；Robat E Hetrick，F(xiàn)ord Motor Company，美國(guó)專利4,544,470；Yashiaki Harada et.al，Osaka gas company，美國(guó)專利4,699,720；Tomoji Kawai，et.al，Nomura Micro Science Co.，美國(guó)專利4,863,608；David G.Ritchie，美國(guó)專利5,069,885；Gerald Cooper，et.al，Photo Catalytics Inc.，美國(guó)專利5,116,582，5,118,422，5,174,877，5,294,315；Adam Heller，et.al Board ofRegents.The University of Texas System，美國(guó)專利5,256,616；Ali SafarzedehAmiri，Cryptonics Corporation，美國(guó)專利5,266,214；Fausto Miano &Borgarello，Eniricerche S.p.A，美國(guó)專利5,275,741；Nancy S，F(xiàn)oster et.al.，Regents of the University of Colorado，美國(guó)專利5,332,508；Ivan Wlassics et.al，Ausimont S.p.A，美國(guó)專利5,382,337；Paul C.Melanson & James A.Valdez，Anatol Corporation，美國(guó)專利5,395,522；Henry G.peebles III et al.，AmericanEnergy Technology，Inc.，美國(guó)專利5,449,466；Brain E.Butters & Anthony L.Powell，Purific Environmental Technologies Inc，美國(guó)專利5,462,674\5,554,300\5,589,078；Yin Zhang.et.al.，Board of Control of MichiganTechnology University，美國(guó)專利5,501,801；Clovis A.Linkous，University ofCentral Forda，美國(guó)專利5,518,992；Eiji Normura & Tokuo Suita，Ishihara SanyoKaisha Ltd.，美國(guó)專利5,541,096。
前述這些美國(guó)專利主要用于廢水處理，若觸媒為顆粒狀，需有過(guò)濾回收裝置，而最重要的是光觸媒作用需有足夠的水中溶氧，若水中溶氧不足還需通入空氣，以達(dá)到光觸媒分解時(shí)所需的氧分子。
其后也有利用光觸媒作為廢氣處理，如Gregory B.Roupp & Lynette A.Dibble，Arizona state University，美國(guó)專利5,045,288；Jeffrey G.Sczechowskiet.al.，The University of Colorado，美國(guó)專利5,439,652；William A.Jacoby &Danial M.Blake，美國(guó)專利5,449,443；Zhenyyu Zhang & James R.Fehlner，Inrad，美國(guó)專利5,468,699；Franz D.Oeste.Olga Dietrich Neeleye美國(guó)專利5,480,524。
上述專利原出自于廢氣處理，故基本上在一密閉反應(yīng)器內(nèi)，不論是顆粒觸媒或鍍膜觸媒顆粒在使用或操作時(shí)都需要復(fù)雜的設(shè)備來(lái)處理。
上述缺點(diǎn)使得光觸媒都無(wú)法有效處理廢氣，而唯一采用纖維作為光觸媒鍍膜載體配合包覆于紫外燈管外的廢水廢氣處理光觸媒反應(yīng)器有Michael K.Robertson & Robert B Henderson，Nutech Energy Systems Inc。美國(guó)專利4,892,712，因其反應(yīng)器為密閉型，流體流動(dòng)須借泵浦強(qiáng)迫對(duì)流，故在實(shí)際使用時(shí)不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種廢氣處理紫外燈制作方法，包括下列步驟(1)采用光觸媒成份的溶膠在玻璃纖維布表面進(jìn)行光觸媒溶膠浸鍍后，經(jīng)烘干與燒結(jié)成為具光觸媒功能的材料鍍膜；(2)再將該光觸媒鍍膜的玻璃纖維布含浸氧化觸媒成份的溶液，又經(jīng)烘干而成為光觸媒鍍膜玻璃纖維布；及(3)將所得的光觸媒玻璃纖維布包覆于紫外燈管外，依紫外燈管形狀，可設(shè)計(jì)采用緊密卷繞固定式包覆，或先制成套筒后再套接。
本發(fā)明提供一種廢氣處理方法，使用如上述方法制得的廢氣處理紫外燈，其采用開(kāi)放式使用，利用該廢氣處理紫外燈點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生的熱能加熱空氣造成的廢氣的自然對(duì)流并經(jīng)該光觸媒膜玻璃纖維布孔隙擴(kuò)散進(jìn)入該紫外燈管與該光觸媒鍍膜玻璃纖維編織的間隙，進(jìn)行光觸媒分解再經(jīng)自然對(duì)流，經(jīng)該光觸媒鍍膜玻璃纖維布孔隙擴(kuò)散離開(kāi)該廢氣處理紫外燈。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，只要在日光燈管座上換上廢氣處理紫外燈，在點(diǎn)燈時(shí)即可將空氣中有害廢氣分解為無(wú)害氣體，且可依使用場(chǎng)合需要選擇不同設(shè)計(jì)制作的廢氣處理紫外燈，包括紫外線不外漏或部分外漏，用于廢氣處理專用或廢氣處理與紫外燈本身功用兼具場(chǎng)所，處處可裝設(shè)且經(jīng)濟(jì)方便。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，是基于光觸媒反應(yīng)針對(duì)空氣中有害物(有機(jī)或無(wú)機(jī))進(jìn)行不斷的氧化分解反應(yīng)，生成無(wú)害物(H2O或CO2)等，因光觸媒反應(yīng)在觸媒上，有害廢氣及氧氣配合紫外線照射產(chǎn)生作用，若紫外線不能照到觸媒就無(wú)法作用，因此有作用的觸媒僅紫外線照到觸媒表面極薄(1微米以下)的厚度中有效，因此光觸媒在利用時(shí)采用薄膜鍍膜即可，甚至采用紫外線可穿透的被鍍材料進(jìn)行光觸媒鍍膜。
光觸媒作用僅在紫外線直接照射有效，背部照射無(wú)效，其原因是當(dāng)紫外線照射光觸媒表面產(chǎn)生電子空穴對(duì)(electron hole pairs)時(shí)，若未與氧氣及待反應(yīng)物結(jié)合，則此反應(yīng)無(wú)法進(jìn)行，電子空穴對(duì)在極短時(shí)間(微秒)又結(jié)合放出熱能。
然而光電觸媒可在鍍膜結(jié)構(gòu)中加入導(dǎo)電層，使紫外線照射產(chǎn)生肥肉電子空穴對(duì)借導(dǎo)體將電子傳導(dǎo)至正極，保留電子空穴延長(zhǎng)反應(yīng)活性位置存在時(shí)間，提高紫外線照射效率，但因這種鍍膜不經(jīng)濟(jì)，也不理想，因此光觸媒反應(yīng)必需當(dāng)氧氣、水、反應(yīng)物及觸媒同時(shí)存在，配合紫外線照射同時(shí)產(chǎn)生氧化分解反應(yīng)。
因光觸媒有效厚度極薄，因此采用溶膠鍍膜在紫外線可穿透的基材表面鍍上一層低于1微米(micron)的光觸媒材料即可，因光觸媒材料都為金屬氧化物，常采用真空鍍膜、氧化還原鍍膜及水中沉淀吸附鍍膜。因真空鍍膜大都用于平板表面鍍膜，不符合實(shí)用需求，再加上真空鍍膜無(wú)法獲得多孔觸媒結(jié)構(gòu)及具有光觸媒作用的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，故無(wú)法利用；水中沉淀吸附鍍膜是在水溶液中將光觸媒金屬氧化物沉淀在被鍍材料表面，但因吸附的觸媒與被鍍材料表面結(jié)合力不強(qiáng)，很容易剝落，不耐用，故無(wú)法實(shí)用；而氧化還原鍍膜，雖有人采用鈦金屬或鈦金屬合金，在高溫氧化條件表面形成Tio2薄膜，因其底材為金屬不透光，且其鍍膜表面積不足，光觸媒效率不佳，無(wú)法利用。
本發(fā)明采用溶凝膠鍍膜技術(shù)在石英或玻璃纖維編織布表面進(jìn)行光觸媒材料鍍膜，將該纖維布上光觸媒鍍膜材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)成具有光觸媒功能的結(jié)構(gòu)，再將該纖維布包覆于紫外燈管外，利用該紫外燈的光源照射鍍膜上，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，分解空氣中的廢氣。
本發(fā)明采用溶凝膠鍍膜技術(shù)是以金屬醇鹽Ti(OR)4為主要原料及其它W、Zn、Sn及Fe的有機(jī)或無(wú)機(jī)鹽在醇溶劑中進(jìn)行水解縮合，制得有機(jī)金屬聚合物，溶解在醇溶液中是為溶膠，配合鍍膜所需調(diào)整醇鹽用量、用水量、添加劑及溶劑制得所需溶膠，R為碳?xì)浠衔?CnH2n+1，n＝1-5，包括-CH3，-C2H5，-C3H7，-CH(CH3)2，-C4H9，-C(CH3)3，-CH(CH3)C2H5，-C5H11等。
采用玻璃纖維編織布除了增加光觸媒表面積，而且可讓空氣中廢氣輕易擴(kuò)散至光觸媒活性位置，玻璃纖維編織布以一般用于電路板制作即可，編織纖維線徑10～100μ，采用線數(shù)1～10支，其空隙度100～1000網(wǎng)孔(mesh)皆可，編織后玻璃纖維布可經(jīng)硅烷強(qiáng)化，其它材質(zhì)如石英，陶瓷或金屬亦可。
將玻璃纖維布以批次或連續(xù)滾筒浸鍍光觸媒溶膠，控制浸鍍拉引速度及空氣溫濕度，在玻璃纖維布表面均勻涂布一層(0.1～1.0μ)的光觸媒鍍膜，鍍膜后的纖維布在空氣中水解(1～10分)，進(jìn)入100～200℃烘烤(10～30分)，再進(jìn)入(400～600℃)高溫?zé)Y(jié)(10～120分)，再經(jīng)(10～120分)降溫冷卻至200℃以下，即可制得光觸媒鍍膜玻璃纖維布。
若為提高光觸媒鍍膜玻璃纖維布的廢氣處理功效，可含浸具有氧化觸媒的金屬鹽水溶液，可用的金屬鹽有貴金屬Pd、Pt、Au及Ag的無(wú)機(jī)鹽或過(guò)渡金屬鹽Mo、Nb、V、Ce或Cr的無(wú)機(jī)鹽，含浸氧化觸媒的玻璃纖維布經(jīng)干燥后即可使用。
使用上述光觸媒及氧化觸媒玻璃纖維布，剪裁所需尺寸包覆于紫外燈管外，剪裁尺寸視紫外燈管長(zhǎng)度及包覆層數(shù)而定，層數(shù)以紫外線阻絕達(dá)99％以上，一般2-3層即可。包覆后使用耐紫外線膠固定，其他以縫接或激光燒結(jié)固定皆可。
本發(fā)明采用紫外燈管為一般紫外燈管，其光源分類有254，312或365nm的紫外燈管，254及312nm紫外線燈管需采用SiO2石英玻璃制作成本高，而365nm紫外線可用鈉鈣玻璃管制作成本低，視廢氣處理種類，廢氣分解反應(yīng)能量較高可采用254nm紫外燈，一般廢氣在光觸媒作用365nm紫外線即可進(jìn)行分解，而365nm紫外燈俗稱捕蚊燈，254nm紫外燈俗稱殺菌燈；若在365nm紫外燈外局部包覆或包覆單層光觸媒鍍膜玻璃纖維布，則具有廢氣處理及捕蚊的功效。若在254nm紫外燈外局部包覆或包覆單層光觸媒鍍膜玻璃纖維布則具有廢氣處理及殺菌功能。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，采用開(kāi)放式安裝，在一般日光燈安裝座上接上即可使用，因紫外燈管在通電點(diǎn)燈時(shí)，燈管放出紫外線，電能轉(zhuǎn)光能時(shí)部分變?yōu)闊崮?，使燈管升溫造成燈管外空氣自然?duì)流，可加速?gòu)U氣接觸光觸媒分解與脫附效果。若配合使用場(chǎng)合，如大廈空調(diào)風(fēng)管，住家?guī)艢饧袄錃鈾C(jī)加裝廢氣處理紫外燈其效果更佳。
采用本發(fā)明的廢氣處理紫外燈可全天使用，尤其在夜間或暗室內(nèi)，因紫外燈管發(fā)出的光源不全為紫外線，尚有部分偏藍(lán)可見(jiàn)光，可當(dāng)?shù)驼斩纫归g常用燈具，不但可供夜間低度照明，也可處理環(huán)境中廢氣，保持空氣清凈。


圖1(A)-圖1(C)為光觸媒鍍膜玻璃纖維表面觸媒薄膜結(jié)的說(shuō)明圖；圖2(A)-圖2(C)為玻璃纖維編織布表面觸媒鍍膜包覆狀況的說(shuō)明圖；圖3(A)-圖3(C)為紫外燈管形狀及光觸媒鍍玻璃纖維編織布的包覆方式說(shuō)明圖；圖4(A)-圖4(C)為廢氣處理紫外燈管表面光觸媒鍍膜纖維編織布的包覆方式說(shuō)明圖；圖5(A)-圖5(C)為廢氣處理紫外燈廢氣光觸媒分解機(jī)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖6(A)-圖6(C)為廢氣處理紫外燈開(kāi)放式安裝中自然對(duì)流狀態(tài)下廢氣流動(dòng)及擴(kuò)散說(shuō)明圖；圖7(A)-圖7(B)為廢氣處理紫外燈開(kāi)放式安裝中強(qiáng)迫對(duì)流狀態(tài)下廢氣流動(dòng)及擴(kuò)散說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用溶凝膠鍍膜技術(shù)在玻璃(包括陶瓷、碳材或金屬等)表面進(jìn)行光觸媒材料鍍膜，經(jīng)室溫空氣中水解縮合，低溫(100-200℃)烘烤及高溫(400-600℃)燒結(jié)而成；若要提高廢氣處理效率可再含浸具有氧化觸媒能力的貴金屬鹽或過(guò)渡金屬鹽，經(jīng)烘干即可，該層光觸媒鍍膜在紫外線照射下產(chǎn)生自由電子空穴對(duì)，此時(shí)觸媒表面的氧氣及水會(huì)接收電子空穴對(duì)，產(chǎn)生具有氧化能力的不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)該具有氧化能力的不穩(wěn)定狀態(tài)離子遇到空氣中有機(jī)或無(wú)機(jī)氣體，則產(chǎn)生化學(xué)結(jié)合與分解反應(yīng)，持續(xù)不斷的提供該具有氧化能力的不穩(wěn)定狀態(tài)離子，可將空氣中有害廢氣分解為無(wú)害氣體，主要為二氧化碳及水等。
其光觸媒反應(yīng)機(jī)構(gòu)說(shuō)明如下(1)×3(2)×2 (5)×1 (7)×1(8)×4 平衡上述反應(yīng)式，(1)×3+(2)×2+(3)×3+(4)×2+(5)+(6)+(7)+(8)×4＝(9)，從(9)平衡反應(yīng)方程式中光觸媒分解空氣中廢氣A，先以·OH與之反應(yīng)為例4摩爾的廢氣需用2摩爾水及1摩爾氧氣，因此光觸媒的反應(yīng)需要水及氧氣兩種成份，缺一不可，這種結(jié)果可從光觸媒分解水中有機(jī)物時(shí)，缺溶氧水溶液反應(yīng)效果差，同樣在空氣中缺水反應(yīng)效果亦差，除非光觸媒分解空氣中廢氣后產(chǎn)物有水或具有與水相似可與h反應(yīng)生成·OH及H+產(chǎn)物，反應(yīng)機(jī)構(gòu)才能連續(xù)進(jìn)行而得出。
溶膠制備技術(shù)有關(guān)光觸媒鍍膜溶膠制備主要采用Ti(OR)4鈦醇鹽為原料，在醇溶劑中進(jìn)行水解與縮合反應(yīng)得到的聚合物溶液稱為溶膠，使用的Ti(OR)4鈦醇鹽中-OR醇基，可為乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、2-丁醇等?？捎玫拇既軇┯幸掖肌惐?、丁醇、戊醇等。控制加水量H2O/Ti(OR)4摩爾比0.5～2，添加適量有機(jī)酸如甲酸、乙酸、丙酸等為改質(zhì)劑，使用HCL或HNO3調(diào)整PH值為1.0～3.0，經(jīng)攪拌及加熱反應(yīng)制得TiO2溶膠，以醇溶劑用量調(diào)整TiO2溶膠的濃度，適用的TiO2溶膠濃度為1～10wt％。
在TiO2溶膠中若要添加其他光觸媒成份，包括WO3、ZnO、SnO2及Fe2O3等成份可采用無(wú)機(jī)或有機(jī)鹽，無(wú)機(jī)鹽有氯化物及硝酸鹽等，有機(jī)鹽有醋酸鹽及醋酸丙酮鹽等可溶解于醇溶劑為要素。
溶解后的醇溶液可經(jīng)蒸發(fā)除水后，再加醇溶劑溶解，得到WO3、ZnO、SnO2及Fe2O3的前驅(qū)物醇溶液，將金屬氧化物(Mox)前驅(qū)物醇溶液依需求量添加，其重量比Mox/TiO2＝1～100％，制得光觸媒鍍膜溶膠。
纖維鍍膜技術(shù)本發(fā)明廢氣處理紫外燈所制備的光觸媒鍍膜纖維，采用溶凝膠鍍膜技術(shù)進(jìn)行各式無(wú)機(jī)或金屬纖維鍍膜。在溶凝膠鍍膜技術(shù)中可對(duì)纖維或纖維束直接鍍膜，也可待纖維編織后再鍍膜。因纖維及纖維束經(jīng)溶膠鍍膜燒結(jié)后，可直接膠沾絞合不織布使用，若需經(jīng)編織為布時(shí)可能受到編織機(jī)零件磨損剝落，因此宜采用纖維編織布直接溶膠鍍膜燒結(jié)，制得光觸媒鍍膜纖維布。
本發(fā)明為提高光觸媒鍍膜對(duì)廢氣處理能力及效率，如有機(jī)物中含氯元素、氮元素、磷元素及硫元素等，需在光觸媒上添加氧化觸媒，常用的氧化觸媒有貴金屬類及過(guò)渡金屬類，貴金屬通常以金屬元素狀態(tài)存在，如Pd、Pt、Au或Ag等。過(guò)渡金屬常以氧化物存在如MoO3、Nb2O5、V2O5、CeO2或Cr2O3等。此類氧化觸媒在光觸媒中含量0～10.0重量％，因該氧化觸媒自身具有氧化空氣廢氣的能力，但也可捕捉光觸媒受紫外線照射產(chǎn)生的自由電子、電子空穴或經(jīng)由電子及電子空穴對(duì)O2及H2O作用產(chǎn)生的活性基·OH、H+、·O2-、HO2·、OH-等物質(zhì)，待廢氣物質(zhì)接近時(shí)，釋放供氧化分解反應(yīng)所需，延長(zhǎng)電子空穴對(duì)及自由基的生存時(shí)間，提高光觸媒的能力與效率。
本發(fā)明進(jìn)行光觸媒鍍膜纖維布添加氧化觸媒的方法是將編織纖維布完成光觸媒鍍膜后，再含浸氧化觸媒金屬鹽溶液，因纖維編織布本身有很多大孔隙，加上光觸媒鍍膜有很小孔隙，當(dāng)光觸媒鍍膜纖維布浸到金屬鹽溶液中，氧化觸媒金屬鹽附在纖維布大孔中或吸入光觸媒的小孔中，經(jīng)烘烤將溶劑揮發(fā)，留在纖維布上有很多微細(xì)的金屬鹽，完成氧化觸媒添加至光觸媒鍍膜纖維布上的程序。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，為提高紫外燈效率，不希望紫外燈產(chǎn)生的紫外線及可見(jiàn)光被不透明物吸收，不能提供廢氣處理的功能，故采用石英或玻璃為纖維材料，石英玻璃為SiO2材料對(duì)紫外燈提供的254/312及365nm紫外線完全穿透，一般玻璃僅可穿透365nm紫外線，若廢氣分解活化能高時(shí)采用254或312nm紫外燈配合石英玻璃纖維編織布為光觸媒鍍膜載體，一般有機(jī)廢氣可采用365nm紫外燈，配合一般玻璃纖維編織布為光觸媒鍍膜載體，如此紫外燈照射在光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布時(shí)，一部分被吸收，一部分被反射，另一部分部分被穿透，反射與穿透部分紫外線還可被光觸媒鍍膜吸收，直到完全被光觸媒鍍膜吸收，進(jìn)行光觸媒廢氣氧化分解。
采用石英玻璃或一般玻璃纖維經(jīng)上述溶膠光觸媒鍍膜及含浸氧化觸媒的結(jié)構(gòu)說(shuō)明若單支玻璃纖維1進(jìn)行光觸媒鍍膜2后如圖1(A)所示，因具有光觸媒特性，鍍膜結(jié)構(gòu)TiO2結(jié)晶(銳鈦礦結(jié)晶)7，四周布滿微小孔隙路徑6，在鍍膜表面及內(nèi)部小孔隙路徑中吸附很多微細(xì)氧化觸媒3，如圖1(B)和圖1(C)所示。
若采用多支玻璃纖維束5進(jìn)行光觸媒鍍膜2后如圖2(C)所示，在先觸媒鍍膜結(jié)構(gòu)同樣具有TiO2銳鈦礦結(jié)晶7及微小孔隙路徑6，在鍍膜表面及內(nèi)部小孔隙路徑中吸附很多微細(xì)氧化觸媒3，若采用玻璃纖維編織布4進(jìn)行光觸媒鍍膜2后如圖2(A)所示，得到光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布41如圖2(B)所示，其上光觸媒鍍膜結(jié)構(gòu)同樣具有TiO2銳鈦礦結(jié)晶7及微小孔隙路徑6，在鍍膜表面及內(nèi)部小孔隙路徑中吸附微細(xì)氧化觸媒3。
廢氣處理紫外燈制作技術(shù)本發(fā)明的廢氣處理紫外燈是將光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布包覆于紫外燈管外，包覆方式可采用卷繞式或套盒式或套筒式，如圖3(A)-圖3(C)所示，使用直管紫外燈管11，將鍍膜玻璃纖維布41卷繞于燈管外平卷一圈或兩圈后，在兩端及載邊上膠固著，可采用耐紫外線的硅膠或玻璃膠膠合固定于玻璃管外如圖3(A)所示。
使用圓管紫外燈管12，將鍍膜玻璃纖維布制成套盒42套于圓管式紫外燈管外，如圖3(B)所示，使用U型紫外燈管13，將鍍膜玻璃纖維布制成套筒43套于U型紫外燈管外，如圖3(C)所示。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，為保留原紫外燈使用場(chǎng)合的功能，可將紫外燈管在包覆光觸媒鍍膜玻璃纖維布時(shí)，以局部包覆使365nm紫外燈具有廢氣處理及捕蚊燈的作用，如圖4(C)所示，其局部包覆方式可如紫外燈管局部包覆光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布412，365nm紫外燈管所用玻璃管為鈉鈣玻璃112，而254nm或312nm紫外燈局部包覆412具有廢氣處理及殺菌的功用，如圖4(C)所示，254nm或312nm紫外燈管所用玻璃為石英玻璃111，直管紫外燈全管包覆光觸媒鍍膜玻璃纖維布，如圖4(B)所示，全管包覆方式如紫外燈管全管包覆光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布411所示，該廢氣處理紫外燈剖面如圖4(A)所示，紫外燈結(jié)構(gòu)是以石英玻璃管111或鈉鈣玻璃管112兩端以真空密封，兩端加熱燈絲113內(nèi)充微量水銀，外接加熱燈腳114，再以套頭115膠封燈管而成。光觸媒鍍膜接加熱燈玻璃纖維布41四邊上透明，雙面膠膜116卷繞于紫外燈管外固定，再以快干紫外線膠117如圖5(A)封邊即可。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，在圓管紫外燈12外包覆的鍍膜玻璃纖維布套42及U型紫外燈13外包覆的鍍膜玻璃纖維布筒43，可采用分離式制作，使用時(shí)套上即可發(fā)生作用。
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，是采用光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布，包覆于紫外燈管外，當(dāng)紫外燈在空氣中點(diǎn)亮后即產(chǎn)生廢氣處理功能，不論光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布在直管紫外燈11，圓管紫外燈12或U型管紫外燈13外包覆，其作用是需要有下列三個(gè)條件存在(一)紫外燈管點(diǎn)亮放射245nm或312nm或365nm紫外線穿過(guò)玻璃燈管照在光觸媒鍍膜上；(二)空氣中含有水氣及可被光觸媒分解的廢氣，經(jīng)鍍膜玻璃纖維編織布上的大孔隙擴(kuò)散至紫外線照射的光觸媒鍍膜上；(三)經(jīng)光觸媒作用分解空氣中廢氣產(chǎn)生的無(wú)害氣體與空氣經(jīng)鍍膜玻璃纖維編織布上的大孔隙擴(kuò)散出去。
有關(guān)本發(fā)明的廢氣處理紫外燈，在直管紫外燈管外包覆光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布后，廢氣處理時(shí)空氣21中含有機(jī)或無(wú)機(jī)有害廢氣22，通常都含有水H2O23及二氧化碳CO224，如圖5(A)所示，由鍍膜玻璃纖維布41外經(jīng)大孔隙擴(kuò)散進(jìn)入鍍膜玻璃纖維布與燈管間空隙，當(dāng)紫外燈的紫外線照射在光觸媒鍍膜2上時(shí)，產(chǎn)生電子空穴對(duì)與空氣中O2及H2O23結(jié)合，產(chǎn)生·OH自由基，再與空氣中有害氣體22進(jìn)行氧化分解反應(yīng)，其反應(yīng)如式(1)-式(8)所示，其反應(yīng)平衡方程式如(9)所示，其反應(yīng)生成物包括H2O23，CO224及其他氣體25，配合空氣中扣除部分O221’，未反應(yīng)廢氣22’，剩余水氣23’及CO2總量24’，一起經(jīng)由鍍膜玻璃纖維布41經(jīng)大孔隙擴(kuò)散離開(kāi)鍍膜玻璃纖維布，在本發(fā)明廢氣處理紫外燈上的氣體擴(kuò)散說(shuō)明如圖5(B)所示，其玻璃纖維紗束5上的光觸媒鍍膜2，在紫外線照射時(shí)的反應(yīng)物及生成物變化，如圖5(C)所示。
廢氣處理紫外燈應(yīng)用實(shí)例本發(fā)明的廢氣處理紫外燈的特點(diǎn)，采用開(kāi)放式使用，使用時(shí)依周邊設(shè)施的配合，分為自然對(duì)流與強(qiáng)迫對(duì)流兩種方式，依安裝方式，又分為水平安裝與垂直安裝兩種。采用開(kāi)放安裝即廢氣處理紫外燈不需密閉在容器，靠導(dǎo)管將廢氣經(jīng)泵浦導(dǎo)入或吸出廢氣處理反應(yīng)器，只需依照燈具安裝即可，因紫外燈在點(diǎn)亮?xí)r兩端加熱燈絲有熱能傳至燈管，且紫外燈上電能轉(zhuǎn)換紫外線過(guò)程中，部分能量消耗為熱能也傳到燈管上，故當(dāng)紫外燈點(diǎn)亮后燈管上有一定的熱能傳出，因此廢氣處理紫外燈可靠此熱能對(duì)空氣產(chǎn)生自然對(duì)流與擴(kuò)散的能量。
廢氣處理紫外燈水平懸掛時(shí)，空氣自然對(duì)流使廢氣處理紫外燈底部的空氣21往上流動(dòng)，部分?jǐn)U散進(jìn)入光觸媒鍍膜玻璃纖維編織布41與直管紫外燈11的間隙，經(jīng)光觸媒鍍膜及紫外線作用氧化分解后，再擴(kuò)散離開(kāi)鍍膜玻璃纖維布41，未參與反應(yīng)氣體部分延著間隙向上擴(kuò)散或向外擴(kuò)散，最后空氣21’伴隨H2O23’和/或CO224’、剩余廢氣22’及反應(yīng)生成氣體25向上擴(kuò)散及自然對(duì)流離開(kāi)廢氣處理紫外燈；而整體空間氣體也靠氣體擴(kuò)散及自然對(duì)流來(lái)不斷處理空氣中廢氣，其說(shuō)明如圖6(A)所示。
當(dāng)廢氣處理紫外燈垂直懸掛時(shí)其狀況如圖6(C)所示，空氣自然對(duì)流與擴(kuò)散，基本與水平放置相似，但因垂直懸掛，產(chǎn)生自然對(duì)流現(xiàn)象較強(qiáng)，故對(duì)氣體擴(kuò)散效果也較強(qiáng)，廢氣處理能力較好，若配合燈具外套管8，效果更好，其狀況如圖6(B)所示，此外套管采用透光材料，其內(nèi)徑需大于紫外燈管，適當(dāng)內(nèi)徑為紫外燈管外徑2倍以上，而此套管長(zhǎng)度與紫外燈管長(zhǎng)度相等即可。
若為配合強(qiáng)迫空氣對(duì)流可以導(dǎo)管方式內(nèi)部安裝，本發(fā)明的廢氣處理紫外燈如放置位置在空氣流動(dòng)的空間或?qū)Ч苤校缈照{(diào)機(jī)的出口、空調(diào)的風(fēng)管內(nèi)、廁所的抽氣燈座上、下水道內(nèi)，可利用外界空氣強(qiáng)迫對(duì)流加強(qiáng)廢氣的處理功效，其說(shuō)明如圖7(A)、圖7(B)所示。
權(quán)利要求
1.一種廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，包括下列步驟(1)采用光觸媒成份的溶膠在玻璃纖維布表面進(jìn)行光觸媒溶膠浸鍍后，經(jīng)烘干與燒結(jié)成為具光觸媒功能的材料鍍膜；(2)再將該光觸媒鍍膜的玻璃纖維布含浸氧化觸媒成份的溶液，又經(jīng)烘干而成為光觸媒鍍膜玻璃纖維布；及(3)將所得的光觸媒玻璃纖維布包覆于紫外燈管外，依紫外燈管形狀，可設(shè)計(jì)采用緊密卷繞固定式包覆，或先制成套筒后再套接。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，所述光觸媒成份的溶膠，其成份包括TiO2、WO3、ZnO、SnO2或Fe2O3，但其中至少有一成份為T(mén)iO2，由Ti(OR)4醇鹽為原料在醇溶劑中得到，控制加水量制得光觸媒鍍膜溶劑，R為碳?xì)浠衔?CnH2n+1，n＝1～5。
3.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其中所述氧化觸媒成份的溶液，其成份包括Pd、Pt、Au或Ag等貴金屬鹽，Mo、Nb、V、Ce或Cr等過(guò)鍍金屬鹽，溶解在水或溶劑中而成。
4.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，所述玻璃纖維布其材質(zhì)需為紫外線可穿透的石英或鈉鈣玻璃，以單支玻璃纖維或玻璃纖維束，經(jīng)編織法或熔接法制得具有多孔性、透光性及卷繞性的玻璃纖維布。
5.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，采用該光觸媒溶膠在該玻璃纖維布表面進(jìn)行光觸媒鍍膜的步驟中，該鍍膜與該玻璃纖維布產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)合，光觸媒鍍膜從而不易自玻璃纖維布剝落。
6.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，將該玻璃纖維布經(jīng)該溶膠光觸媒鍍膜后，再經(jīng)該氧化觸媒成份溶液含浸或噴灑后，經(jīng)烘干將該氧化觸媒金屬鹽以吸附或滲透于光觸媒中，即可加強(qiáng)該廢氣處理紫外燈所用的光觸媒鍍膜玻璃纖維布的效率。
7.如權(quán)利要求1所述的廢氣處理紫外燈制作方法，其特征在于，所述紫外燈可發(fā)出200-400nm波長(zhǎng)的紫外線，包括常用的365nm、312nm及254nm波長(zhǎng)的紫外線燈具。
8.一種廢氣處理方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1至7項(xiàng)中任一項(xiàng)方法制得的廢氣處理紫外燈，采用開(kāi)放式使用，利用該廢氣處理紫外燈點(diǎn)亮?xí)r產(chǎn)生的熱能加熱空氣造成的廢氣的自然對(duì)流并經(jīng)該光觸媒膜玻璃纖維布孔隙擴(kuò)散進(jìn)入該紫外燈管與該光觸媒鍍膜玻璃纖維編織的間隙，進(jìn)行光觸媒分解再經(jīng)自然對(duì)流，經(jīng)該光觸媒鍍膜玻璃纖維布孔隙擴(kuò)散離開(kāi)該廢氣處理紫外燈。
9.如權(quán)利要求8所述的廢氣處理方法，其特征在于，該廢氣處理紫外燈可置于空調(diào)機(jī)出風(fēng)口，風(fēng)管中或空氣循環(huán)抽風(fēng)機(jī)出風(fēng)位置，以空氣強(qiáng)迫對(duì)流來(lái)促進(jìn)廢氣擴(kuò)散與廢氣光觸媒分解能力。
10.如權(quán)利要求8所述的廢氣處理方法，其特征在于，該廢氣處理紫外燈可選擇橫式裝設(shè)或直式裝設(shè)，而直式裝設(shè)時(shí)加裝外套，外套內(nèi)徑為紫外燈管2倍以上，與紫外燈管長(zhǎng)度相等的套筒上下透空，可增加廢氣處理紫外燈能產(chǎn)生的自然對(duì)流效果，增加廢氣處理紫外燈效率。
全文摘要
本發(fā)明的廢氣處理紫外燈制作方法及廢氣處理方法是采用溶凝膠鍍膜技術(shù)，在玻璃纖維布上進(jìn)行光觸媒鍍膜，再將該玻璃纖維布包覆于紫外燈管外，利用紫外燈的光源照射在鍍膜上，產(chǎn)生電子空穴對(duì)，以分解空氣中的廢氣。光觸媒鍍膜主要采用TiO
文檔編號(hào)B01J35/00GK1607035SQ20031010128
公開(kāi)日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者王偉洪, 游敏鋒 申請(qǐng)人:國(guó)防部中山科學(xué)研究院, 臺(tái)灣日光燈股份有限公司