專利名稱：空氣凈化用光催化反應腔的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣凈化裝置，具體是一種空氣凈化用光催化反應腔，用于機械工程空調技術領域。
背景技術：
由于現(xiàn)代居住環(huán)境和室內裝修等引起的城市建筑物綜合癥、室內空調病、有機污染等直接影響到人們的健康和生命安全。因中央空調系統(tǒng)不能經常性的清洗和消毒，其系統(tǒng)內部成為細菌滋生處而帶來的環(huán)境污染，已日益引起人們的重視。特別是由于中央空調系統(tǒng)的使用引起傳染病的交叉感染問題倍受關注。
光催化是一種新興的環(huán)境凈化技術。納米TiO2光催化劑可有效地氧化或還原吸附在其表面上的有害氣體分子，殺滅細菌，抑制病毒，并能將有害有機物、細菌等轉化為水和二氧化碳等無害物質，且沒有任何二次污染。
最近的研究表明光催化凈化空氣中污染物是在一定光源作用下在光催化劑表面發(fā)生的、包含著能量轉化和化學反應等復雜過程的反應，光催化技術的廣泛有效應用有賴于光催化系統(tǒng)整體的效率。系統(tǒng)效率的提高有賴于光催化劑的質量和系統(tǒng)相關熱物理效能，光催化反應腔及流道的結構也是提高現(xiàn)有光催化空氣凈化效率的核心問題之一。含污染物的空氣通過光催化劑為氣固兩相接觸，存在氣體分子的吸附和脫附過程，其流速快慢、時間長短影響光化學反應的進行深度，因而通過光催化反應片的風速很大程度上影響催化氧化的效果，風速越大光催化效果越差。中央空調系統(tǒng)中管道的風速以及室內凈化器的進出口風速一般都在2-6米/秒，由于風速過大，利用平板式光催化凈化網往往凈化效果很差，采用波浪式反應片，改善程度也極有限。
經對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)枮?3129401.4的專利，該專利采用多層光催化反應片，雖然提高了光催化效率，但增加了系統(tǒng)的氣體阻力，這對系統(tǒng)運行不利。特別是在中央空調系統(tǒng)中增加過大的阻力，勢必影響整個系統(tǒng)的運行。同時，仍然不能解決通過光催化網的氣流速度過快的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種空氣凈化用光催化反應腔。使其既能顯著降低光催化表面風速，又能充分接收光源，同時也能大大降低空氣阻力。
本發(fā)明是通過以下技術方案來實現(xiàn)的，本發(fā)明包括反應腔外殼、光催化凈化網、氣體孔道、密封板和光源，其連接關系為由光催化凈化網組成氣體孔道，由多個氣體孔道緊密并聯(lián)組成蜂窩狀反應腔，通過密封板將每個氣體孔道的兩端中的一端間隔封閉，氣體孔道方向與氣體流動方向平行。光源位于氣體孔道的中間，并平行于氣體孔道。安裝光源的氣體孔道可以是進風孔道，或出風孔道，或其兩者。整個蜂窩狀反應腔由反應腔外殼包裹。
當空氣進入時，經由迎風面?zhèn)葹殚_口端的各個氣體孔道(稱為進風孔道)，由于這些氣體孔道的另一端為封閉，氣體只能穿過管壁(光催化凈化網)到達相鄰的氣體孔道(稱為出風孔道)，再從該出風孔道的開口端排出。這樣，氣體孔道數越多、氣體孔道越長，則通過光催化凈化網的氣流速度越小，污染物在反應腔中滯留時間越長。從而，在光催化作用下，空氣中的有機污染物和細菌等能有效地被氧化分解和殺滅，排出清潔空氣。
光催化凈化網可以是金屬絲網或泡沫金屬負載的納米光催化網，或是復合納米光催化顆粒制成的過濾網，或是透氣性好的紙質等負載的光催化網。光源可以是普通紫外燈管，也可以是冷陰極燈管。燈管可安裝在進風孔道內，或出風孔道內。氣體孔道形狀為方形、圓形等不限。圓形氣體孔道制作更為方便，可以用氣體孔道作為進風孔道，并且將燈管安裝在其中間，由每個圓形孔道之間的間隙形成出風孔道。
本發(fā)明可通過調節(jié)氣體孔道大小、數目和長度，達到控制通過光催化凈化網的氣流速度。以正方形截面的總風道中使用圓形氣體孔道的光催化反應腔為例若正方形截面邊長為1，通過氣體孔道截面積的氣體流速為Vo，由N×N個圓形氣體孔道緊密組成反應腔，反應腔長度為L，則圓形氣體孔道的直徑φ＝1/N，周長l＝πφ＝π/N組成每個圓形孔道的光催化網面積s＝πL/N光催化凈化網的總有效面積為N2×πL/N＝πNL
通過氣體孔道壁光催化凈化網的速度為V′＝Vo/πNL可見，若總氣體孔道中的反應腔由3×3個氣體孔道組成，反應腔長度為1(單位與Vo對應)，則可將風速降至近原來的十分之一。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明能大大降低污染物通過光催化凈化網的速度，延長污染物滯留時間，從而顯著提高光催化凈化效果。同時，由于通過光催化網的流速明顯降低，由此所產生的空氣阻力也很小。本發(fā)明可用于各種空氣凈化器，特別適用于中央空調系統(tǒng)的室內空氣凈化，不僅能有效地降低由于光催化凈化網的安裝而產生的氣流阻力，而且顯著地提高光催化凈化有機污染物和滅菌地效果。


圖1本發(fā)明結構示意2本發(fā)明方形孔道反應腔結構示意3本發(fā)明圓形孔道反應腔結構示意圖具體實施方式
如圖1-3所示，本發(fā)明包括反應腔外殼1、光催化凈化網2、氣體孔道3、密封板4和光源5，其連接關系為由光催化凈化網2組成氣體孔道3，由多個氣體孔道3緊密并聯(lián)組成蜂窩狀反應腔，通過密封板4將每個氣體孔道3的兩端中的一端間隔封閉，氣體孔道3方向與氣體流動方向平行。光源5位于氣體孔道3的中間，并平行于氣體孔道3，整個蜂窩狀反應腔由反應腔外殼1包裹。
光催化凈化網2可以是金屬絲網或泡沫金屬負載的納米光催化網，或是復合納米光催化顆粒制成的過濾網，或是透氣性好的紙質等負載的光催化網。
氣體孔道3可以是方形的，也可以是圓形的，或是其它形狀的，氣體孔道3直徑大小以20-400mm為宜，長度以100-1000mm為宜，并可進行多個串聯(lián)或并聯(lián)使用，以提高空氣一次性通過的凈化效率。該發(fā)明技術特別適用于中央空調系統(tǒng)中的空氣凈化，也可供室內空氣凈化裝置的反應腔使用。
安裝光源5的氣體孔道3可以是進風孔道，或出風孔道，或其兩者。光源5為普通紫外光燈管或冷陰極紫外光燈管。
當空氣進入該系統(tǒng)后，經由進風孔道3后，穿過光催化網層到達相鄰的四個出風孔道3后排出。由于透過光催化網的氣體流速同總風道中的相比顯著降低，延長了光源和光催化劑的共同作用時間，從而提高了光催化凈化效果。
權利要求
1.一種空氣凈化用光催化反應腔，包括反應腔外殼(1)、光催化凈化網(2)和光源(5)，其特征在于，還包括氣體孔道(3)和密封板(4)，連接關系為由光催化凈化網(2)組成氣體孔道(3)，由多個氣體孔道(3)緊密并聯(lián)組成蜂窩狀反應腔，通過密封板(4)將每個氣體孔道(3)的兩端中的一端間隔封閉，氣體孔道(3)方向與氣體流動方向平行，光源(5)位于氣體孔道(3)的中間，并平行于氣體孔道(3)，整個蜂窩狀反應腔由反應腔外殼(1)包裹。
2.根據權利要求1所述的空氣凈化用光催化反應腔，其特征是，所述的光源(5)為普通紫外光燈管或冷陰極紫外光燈管。
3.根據權利要求1所述的空氣凈化用光催化反應腔，其特征是，所述的光催化凈化網(2)是金屬絲網或泡沫金屬負載的納米光催化網，或是復合納米光催化顆粒制成的過濾網，或是透氣性好的紙質作為載體的光催化網。
4.根據權利要求1所述的空氣凈化用光催化反應腔，其特征是，氣體孔道(3)是方形的，或是圓形的，或是其它幾何形狀的，氣體孔道(3)直徑大小20-400mm，長度100-1000mm，多個串聯(lián)或并聯(lián)。
全文摘要
一種環(huán)境凈化領域空氣凈化用光催化反應腔，包括反應腔外殼、光催化凈化網、氣體孔道、密封板和光源，由光催化凈化網組成氣體孔道，由多個氣體孔道緊密并聯(lián)組成蜂窩狀反應腔，通過密封板將每個氣體孔道的兩端中的一端間隔封閉，氣體孔道方向與氣體流動方向平行，光源位于氣體孔道的中間，并平行于氣體孔道，整個蜂窩狀反應腔由反應腔外殼包裹。由于通過光催化網的氣體流速極低，從而提高了光催化凈化效果，同時系統(tǒng)的氣體阻力小，結構簡單。本發(fā)明可通過調節(jié)孔道大小、數目和長度，達到控制通過反應片的氣流速度，特別適用于中央空調系統(tǒng)中的空氣凈化，也可供室內空氣凈化裝置的反應腔使用。
文檔編號B01J19/12GK1624394SQ20041006760
公開日2005年6月8日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權日2004年10月28日
發(fā)明者上官文峰, 施建偉, 劉震炎, 袁堅, 陳銘夏 申請人:上海交通大學