專利名稱：一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結構光纖甲醛凈化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種甲醛凈化系統(tǒng)及甲醛凈化裝置，尤其涉及一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結構光纖甲醛凈化裝置。
背景技術：
目前，我國新建住宅數(shù)量迅速增加，由室內(nèi)裝修裝飾和新購家具所造成的揮發(fā)性有機污染物的超標問題日益嚴重。其中，甲醛已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物和致畸物， 是室內(nèi)空氣的主要污染物。為清除室內(nèi)空氣污染物，各種各樣的空氣凈化產(chǎn)品相繼問世。 目前，治理甲醛污染的方法可分為通風換氣凈化方法、物理吸附法、化學吸收法、空氣負離子技術、植物吸收凈化方法和光催化技術等，但每種方法都存在一定的弊端，比如物理吸附法受吸附劑吸附容量的限制，并存在吸附劑失活的問題。負離子技術對設備要求高，且易發(fā)生二次飛揚。綠色植物吸收只能是污染較輕的情況下，并且效率低，需要長時間的作用?，F(xiàn)有的光催化技術，特別是使用納米T^2作為光催化劑，幾乎能將所有的污染物氧化為無害物，而且不會造成二次污染，但是光催化技術也存在如下問題
如《浙江建筑》第27卷第6期第64頁于2010年6月發(fā)表的文章《納米TW2光催化降解空氣中甲醛的研究》和《化學工程與裝備》2010年第3期19頁于2010年3月發(fā)表的文章《Ti&光催化空氣凈化研究》中介紹，目前采用TW2催化的方法中，TW2 —般被涂敷在玻璃或網(wǎng)狀、球狀物體上進行催化，氣體與TW2催化膜接觸面積小，由于玻璃對紫外光具有較強的吸收效果，只有小部分直接照射在TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光透過催化膜層或散射掉或被玻璃吸收掉而沒有得到有效利用，導致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率較低。公開號為C擬660370的《甲醛凈化加濕器》發(fā)明專利公開了一種甲醛凈化加濕器， 具有一底座，底座與一箱體相連接，所述箱體的一端設有進風口，另一端設有出風口，所述進風口至出風口之間依序設有物理凈化動力區(qū)，溶液存儲區(qū)和甲醛凈化區(qū)，其中所述物理凈化動力區(qū)包括設置在箱體進風口處的物理凈化裝置。公開的發(fā)明采用的是物理凈化裝置，同樣存在受吸附劑吸附容量的限制和吸附劑失活的問題。在公知的微結構光纖領域，微結構光纖多用于非線性光學、高功率光纖激光器、醫(yī)學科學和遠程通信等領域。如圖1所示，微結構光纖由聚甲基丙烯酸甲酯(PMM/02制成，單根微結構光纖就具有數(shù)百個微通道1。微結構光纖的結構在《光通信技術》2006年第1期 61頁發(fā)表的文章《微結構光纖的制備及其技術進展》和《激光與光電子學進展》2008年第 2期第43頁發(fā)表的文章《光子晶體光纖的現(xiàn)狀和發(fā)展》等文章中均有記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結構光纖甲醛凈化裝置， 能夠高效率地凈化空氣中的甲醛，同時避免二次污染。本發(fā)明采用下述技術方案一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，包括進氣箱體、出氣箱體和連接進氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結構的微結構光纖構成，進氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置。所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。所述的凈化裝置外部設置有金屬管壁。所述的金屬管壁由銀或鋁制成。所述的進氣箱體側面設置有一個或多個進氣通道和吸氣風扇。所述的出氣箱體側面設置有一個或多個排氣通道和排氣風扇。一種微結構光纖甲醛凈化裝置，由一根或多根修飾有陣列化微通道TiA催化膜結構的微結構光纖構成，凈化裝置的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置。所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。所述的凈化裝置外部設置有金屬管壁。所述的金屬管壁由銀或鋁制成。本發(fā)明通過化學方法在微結構光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TW2催化膜， 形成陣列化TiO2薄膜光波導，極大地增加了催化面積和紫外光利用率，使空氣中的甲醛分子與TiO2催化膜接觸并發(fā)生催化的機率極大提高，有效地增強了整個凈化裝置的凈化效率，對甲醛凈化的效果遠遠大于傳統(tǒng)的平面催化膜，同時避免二次污染。


圖1為微結構光纖的端面局部示意圖； 圖2為本發(fā)明的結構示意圖3為修飾有陣列化微通道T^2催化膜的微結構光纖端面局部示意圖； 圖4為光線在修飾有陣列化微通道T^2催化膜的微結構光纖單個微通道內(nèi)傳輸路徑示意圖。
具體實施例方式如圖2和圖3所示，本發(fā)明包括進氣箱體3、出氣箱體4和連接進氣箱體3與出氣箱體4的凈化裝置5。進氣箱體3側面設置有一個或多個進氣通道6和吸氣風扇7，出氣箱體4側面設置有一個或多個排氣通道8和排氣風扇9。凈化裝置5由一根或多根修飾有陣列化微通道T^2催化膜12的微結構光纖構成，凈化裝置5的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置10，紫外光發(fā)射裝置10可采用紫外LED光源，凈化裝置5外部設置有采用銀或鋁制成的金屬管壁11。本發(fā)明在工作過程中，將環(huán)境中含有甲醛分子的空氣在吸氣風扇7的作用下從進氣通道6吸入進氣箱體3，再通過凈化裝置5，凈化裝置5中微結構光纖上所修飾的陣列化微通道TW2催化膜12在紫外光發(fā)射裝置10所發(fā)紫外光下與甲醛分子進行催化反應，然后凈化后的氣體再進入右邊的出氣箱體4，在排氣風扇9的作用下，從出氣箱體4 側面上的排氣通道8排出，完成整個凈化過程?，F(xiàn)有技術中，TiO2 一般被涂敷在玻璃或網(wǎng)狀、球狀物體上進行催化，氣體與TiO2 催化膜12接觸面積小，且由于玻璃對紫外光具有較強的吸收效果，只有小部分直接照射在 TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光因為透過膜層后被散射掉或被玻璃吸收掉而沒有得到有效利用，導致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率較低。在公知的微結構光纖領域，微結構光纖多用于非線性光學、高功率光纖激光器、醫(yī)學科學和遠程通信等領域，而本發(fā)明首次將微結構光纖用于氣體催化領域，通過化學方法在微結構光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TW2催化膜12，修飾有陣列化微通道TW2催化膜12的微結構光纖具有如下兩個突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步
1.修飾有陣列化微通道TiA催化膜12的微結構光纖極大地增加了催化面積；
2.修飾有陣列化微通道TiO2催化膜12的微結構光纖極大地提高了紫外光利用率。
在本實施例中，凈化裝置5由7根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜12的微結構光纖組成光纖束，每一根微結構光纖均具有547個微通道1，外徑為2. 5cm,每個微通道1直徑為0. 54mm。7根長度為15cm的微結構光纖具有的TW2催化膜12面積達到0. 97 Hl2，接近于1 m2，極大地增加了催化面積。當含有有害甲醛分子的氣體通過微通道1時，甲醛分子與 TiO2催化膜12接觸并發(fā)生催化的機率大大提高，有效地增強整個凈化裝置5的凈化效率， 對甲醛凈化的效果遠遠大于傳統(tǒng)的平面催化膜。 如圖4所示，光線在修飾有陣列化微通道T^2催化膜12的微結構光纖單個微通道 1內(nèi)傳輸則可有效地提高紫外光利用率。微結構光纖由聚甲基丙烯酸甲酯(PMM/02制成，其折射率為1. 49, TiO2催化膜12的折射率約為1. 9，空氣折射率為1. 0。由紫外LED光源發(fā)出的紫外光，一部分直接射入TW2催化膜12，因TW2催化膜12的折射率高于周圍的PMMA2折射率和空氣折射率，所以，部分滿足全反射條件的紫外光將在TiO2催化膜12中穩(wěn)定地沿著 TiO2催化膜12向前傳輸，不斷地進行催化，此時，TiO2催化膜實質(zhì)為薄膜光波導；此外，紫外LED光源發(fā)射的紫外光還有一部分直接射入PMMA2，在PMMA2光纖中進行傳輸，因為TW2 催化膜12的折射率大于PMMA2的折射率，所以當紫外光傳輸?shù)絇MMA2與T^2催化膜12的介面上后，將有一部分紫外光折射進入TW2催化膜12中進行傳輸。因此，大部分的紫外光光能在TiO2催化膜12中進行穩(wěn)定傳輸。在整個凈化裝置中，每一根微結構光纖都相當于具有547根圓柱形TW2催化膜12光波導，這種陣列化的TW2催化膜12光波導能夠很好地傳輸紫外光，在傳輸過程中實現(xiàn)紫外光、TiO2和甲醛分子的催化。針對部分紫外光通過折射離開PMMA2光纖進入空氣的現(xiàn)象，本發(fā)明在凈化裝置外部設置的采用銀或鋁制成的金屬管壁11具有反射作用，能將從凈化裝置5內(nèi)部折射出的紫外光反射回凈化裝置5內(nèi)部，避免對人體造成傷害，同時提高紫外光利用率。
權利要求
1.一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于包括進氣箱體、出氣箱體和連接進氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結構的微結構光纖構成，進氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。
3.根據(jù)權利要求1所述的微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的凈化裝置外部設置有金屬管壁。
4.根據(jù)權利要求3所述的微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬管壁由銀或鋁制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的進氣箱體側面設置有一個或多個進氣通道和吸氣風扇。
6.根據(jù)權利要求1所述的微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的出氣箱體側面設置有一個或多個排氣通道和排氣風扇。
7.一種微結構光纖甲醛凈化裝置，其特征在于由一根或多根修飾有陣列化微通道 TiO2催化膜結構的微結構光纖構成，凈化裝置的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的微結構光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。
9.根據(jù)權利要求7所述的微結構光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的凈化裝置外部設置有金屬管壁。
10.根據(jù)權利要求8所述的微結構光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的金屬管壁由銀或鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微結構光纖甲醛凈化系統(tǒng)，包括進氣箱體、出氣箱體和連接進氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結構的微結構光纖構成，進氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個端面前方設置有紫外光發(fā)射裝置。本發(fā)明通過化學方法在微結構光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TiO2催化膜，形成陣列化TiO2薄膜光波導，極大地增加了催化面積和紫外光利用率，使空氣中的甲醛分子與TiO2催化膜接觸并發(fā)生催化的機率大大提高，有效地增強整個凈化裝置的凈化效率，對甲醛凈化的效果遠遠大于傳統(tǒng)的平面催化膜，同時避免二次污染。
文檔編號B01D53/88GK102407074SQ201110402448
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者劉丙國, 宗海濤, 李立新, 汪艦, 王勤, 賀春元, 趙玉環(huán) 申請人:河南理工大學