一種室內(nèi)空氣凈化裝置制造方法
【專利摘要】一種室內(nèi)空氣凈化裝置屬電器領(lǐng)域。由殼體、凈化系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)組成，其中凈化系統(tǒng)由布風(fēng)板、多層過(guò)濾網(wǎng)、光催化反應(yīng)器、和尾部吸收器依次連接而成。光催化反應(yīng)器由催化劑薄膜、日光燈管、負(fù)離子發(fā)生器組成。通風(fēng)機(jī)位于空氣進(jìn)化裝置殼體前端，布風(fēng)板位于殼體內(nèi)靠近布風(fēng)板處，布風(fēng)板后設(shè)有多層過(guò)濾網(wǎng)，多層過(guò)濾網(wǎng)后設(shè)有光催化反應(yīng)器，光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式采用圓筒狀，管壁上附著一層催化劑薄膜，管內(nèi)均勻布置一個(gè)日光燈作為光源，日光燈管于與負(fù)離子發(fā)生器相連，負(fù)離子發(fā)生器另一端與尾部吸收器連接。本發(fā)明不采用紫外光，獨(dú)家首次實(shí)現(xiàn)“可見(jiàn)光”反應(yīng)這一新概念，新穎獨(dú)特，無(wú)二次污染，不產(chǎn)生紫外光。
【專利說(shuō)明】一種室內(nèi)空氣凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)空氣凈化裝置，具體涉及一種利用可見(jiàn)光照射納米二氧化鈦催化劑降解有害氣體的空氣凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]研究表明，光催化是降解室內(nèi)空氣有害污染氣體非常有效的途徑。由于光催化技術(shù)在常溫常壓的條件下，能將空氣中的低濃度的有害氣體和異味徹底分解為
無(wú)臭、無(wú)害產(chǎn)物，無(wú)二次污染、能耗低、操作簡(jiǎn)單，該項(xiàng)技術(shù)在污染治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。用于光催化的納米TiO2同時(shí)還具有殺滅微生物細(xì)菌的功能。
[0003]目前在凈化器中采用光催化技術(shù)的基本方法是將TiO2顆粒粘附于傳統(tǒng)的空氣過(guò)濾網(wǎng)上。雖然TiO2納米材料對(duì)甲醛等有害氣體有一定的降解作用，但應(yīng)用時(shí)普遍存在的問(wèn)題是速度慢、效率低，不能解決室內(nèi)空氣中的懸浮物及危害很大的細(xì)微顆粒物問(wèn)題，同時(shí)催化劑微孔容易被灰塵和顆粒物等堵塞而導(dǎo)致催化劑失活，并且由于粉末TiO2催化劑難以分離回收。因此，將催化劑固定化，并提高其催化效果是光催化過(guò)程亟待解決的問(wèn)題之一。開(kāi)發(fā)出既能高效殺除病菌細(xì)菌，又能快速深度降解VOCs的空氣凈化材料將是有廣闊應(yīng)用前景的。
[0004]決定凈化器工作效能也是體現(xiàn)其技術(shù)水平的主要是濾材這部分。分析現(xiàn)有的濾材，包括中效、高效凈化材料、活性炭、分子篩等每種濾材都有各自的特性和局限性，致使凈化器的實(shí)用效果并不令人滿意。這些空氣凈化器，雖然能改變室內(nèi)空氣的某些特性，但其作用范圍和程度都很小。有些甚至談不上消除空氣中的塵毒，達(dá)不到凈化空氣的目的。為此，需要大力研發(fā)一些新型復(fù)合濾材，來(lái)提高室內(nèi)空氣凈化效果。文獻(xiàn)報(bào)道的以TiO2為光催化劑的研究雖然很多，但對(duì)于在空氣凈化器中采用以TiO2ACF復(fù)合體光催化凈化空氣的研究卻鮮有報(bào)道。針對(duì)目前凈化材料的凈化局限性，利用最新的光催化+吸附凈化技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種能消除異味、滅濾細(xì)菌、吸除塵埃、分解吸收有害氣體等多功能于一身的空氣凈化裝置，從而提高實(shí)用效果，就能達(dá)到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可見(jiàn)光條件下甲醛(苯等)催化降解的空氣凈化裝置，其核心技術(shù)是利用可見(jiàn)光照射納米二氧化鈦催化劑，從而催化降解甲醛，苯等有害氣體。
[0006]本發(fā)明一種室內(nèi)空氣凈化裝置，由殼體、凈化系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)組成，其中凈化系統(tǒng)由布風(fēng)板、多層過(guò)濾網(wǎng)、光催化反應(yīng)器、和尾部吸收器依次連接而成。光催化反應(yīng)器由催化劑薄膜、日光燈管、負(fù)離子發(fā)生器組成。通風(fēng)機(jī)位于空氣進(jìn)化裝置殼體前端，布風(fēng)板位于殼體內(nèi)靠近布風(fēng)板處，布風(fēng)板后設(shè)有多層過(guò)濾網(wǎng)，多層過(guò)濾網(wǎng)后設(shè)有光催化反應(yīng)器，光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式采用圓筒狀，管壁上附著一層催化劑薄膜，管內(nèi)均勻布置一個(gè)日光燈作為光源，日光燈管于與負(fù)離子發(fā)生器相連，負(fù)離子發(fā)生器另一端與尾部吸收器連接。[0007]所述催化劑薄膜為Si02- Ti02-ACF體系復(fù)合催化膜。
[0008]使用Si02- Ti02_ACF體系復(fù)合催化膜，TiO2銳鈦礦相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增高；晶粒尺寸從11.29 nm減小為6.95 nm;生成T i—O —Si鍵，SiO2和活性碳纖維，即ACF的表面多孔結(jié)構(gòu)大大地增強(qiáng)了光催化效果，將反應(yīng)的中間副產(chǎn)物吸附并轉(zhuǎn)移到TiO2使污染物完全凈化，無(wú)二次污染。
[0009]有害氣體先通過(guò)進(jìn)風(fēng)口處設(shè)置的柵格濾除較大的灰塵雜物，由風(fēng)機(jī)送入多層過(guò)濾網(wǎng)，濾除掉較小的顆粒物、細(xì)菌等，再進(jìn)光催化反應(yīng)器，對(duì)各種污染物質(zhì)包括有害異味氣體進(jìn)行降解吸附凈化。氣體最后通過(guò)尾部吸收器，吸收少量未被降解的有害氣體及粉塵等污染物。
[0010]三者結(jié)合可以較大提高效率。負(fù)離子發(fā)生器可以產(chǎn)生一定濃度的負(fù)離子(負(fù)離子一般是指空氣中的負(fù)氧離子)，可以促進(jìn)人體新陳代謝，提高人體免疫能力，增強(qiáng)人體肌能，調(diào)節(jié)肌體功能平衡，進(jìn)一步促進(jìn)人的身體健康。
[0011]凈化裝置中的光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式采用圓筒狀，管壁上附著一層Si02_Ti02-ACF復(fù)合體光催化劑，管內(nèi)均勻布置一個(gè)日光燈作為光源，并且使光源與催化劑層盡量靠近，以充分利用光源發(fā)出的光子。這種布置形式可以將光直接照射到負(fù)載在管壁上的催化劑層上，反應(yīng)氣體在催化劑外部流動(dòng)并與催化劑作用，減少了反應(yīng)器和反應(yīng)氣流對(duì)光的吸收和散射。由于活性碳纖維ACF的加入，增加了傳遞到二氧化鈦表面的有機(jī)反應(yīng)物的量，從而有效地提高了光催化降解有害污染氣體的速率。
[0012]對(duì)于光催化的反應(yīng)機(jī)理有很多的研究，目前已經(jīng)建立了在光的照射下，半導(dǎo)體粒子上發(fā)生的自由基反應(yīng)機(jī)理模式。半導(dǎo)體粒子具有能帶結(jié)構(gòu)，一般由填滿電子的低能價(jià)帶(valence band, VB)和空的高能導(dǎo)帶(conduction band, CB)構(gòu)成,價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在禁帶。當(dāng)用能量等于或大于禁帶寬度(也稱帶隙，Eg)的光照射半導(dǎo)體時(shí)，價(jià)帶上的電子(e_)被激發(fā)躍遷至導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴(h+)，在電場(chǎng)作用下分離并遷移到粒子表面。半導(dǎo)體光吸收閾值λ g與禁帶寬度有以下關(guān)系式:
Ag(nm)=1240 / Eg (eV)
由上式可知，Ti02光催化照射的最大波長(zhǎng)為387.5 nin。Τ?02光致空穴的能量為7.5eV，具有強(qiáng)氧化性，光生電子具有強(qiáng)還原性。電子和空穴遷移至半導(dǎo)體粒子表面，參與并加速氧化還原反應(yīng)。由于電子和空穴存在復(fù)合的可能，如果不抑制電子和空穴的復(fù)合，那么其復(fù)合過(guò)程在不到10秒的時(shí)間內(nèi)即可完成，其能量就消耗殆盡，光化學(xué)反應(yīng)也就無(wú)法順利進(jìn)行。因此，必須有合適的電子、空穴俘獲劑，來(lái)抑制電子和空穴的復(fù)合。
[0013]空穴俘獲劑通常是Ti02表面吸附的OH-基團(tuán)，其將空穴俘獲后產(chǎn)生.0H，研究表明，.0H是光催化反應(yīng)中主要的氧化劑，它無(wú)論在吸附相還是在溶液相都能引起氧化反應(yīng)。電子的俘獲劑主要是吸附與Ti02表面的氧，它既能抑制電子和空穴的復(fù)合，同時(shí)形成0，02-經(jīng)質(zhì)子化作用后成為.0Η的又一來(lái)源。當(dāng)Ti02表面主要吸附物為OH-和H20時(shí)，它們俘獲空穴產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑.0Η，通過(guò).0Η來(lái)氧化相鄰有機(jī)物，也可擴(kuò)散到液相中氧化有機(jī)物。當(dāng)Τ?02表面主要吸附物為有機(jī)物時(shí)，空穴也可直接氧化有機(jī)物。對(duì)于有機(jī)物，最終可以氧化分解為CO和Η20。
[0014]光生空穴有很強(qiáng)的得電子能力，具有強(qiáng)氧化性，可奪取半導(dǎo)體顆粒表面被吸附物質(zhì)或溶劑中的電子，使原本不吸收光的物質(zhì)被活化氧化，電子受體通過(guò)接受表面的電子而被還原。以銳鈦礦型Ti02半導(dǎo)體材料為例，光催化機(jī)理反應(yīng)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種室內(nèi)空氣凈化裝置，由殼體、凈化系統(tǒng)、通風(fēng)機(jī)組成，其特征在于凈化系統(tǒng)由布風(fēng)板、多層過(guò)濾網(wǎng)、光催化反應(yīng)器、和尾部吸收器依次連接而成；光催化反應(yīng)器由催化劑薄膜、日光燈管、負(fù)離子發(fā)生器組成；通風(fēng)機(jī)位于空氣進(jìn)化裝置殼體前端，布風(fēng)板位于殼體內(nèi)靠近布風(fēng)板處，布風(fēng)板后設(shè)有多層過(guò)濾網(wǎng)，多層過(guò)濾網(wǎng)后設(shè)有光催化反應(yīng)器，光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式采用圓筒狀，管壁上附著一層催化劑薄膜，管內(nèi)均勻布置一個(gè)日光燈作為光源，日光燈管于與負(fù)離子發(fā)生器相連，負(fù)離子發(fā)生器另一端與尾部吸收器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)空氣凈化裝置，其特征在于所述的催化劑薄膜為SiO2- TiO2-ACF復(fù)合催化膜。
【文檔編號(hào)】B01D53/72GK103585881SQ201310531283
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】李 根, 耿琳, 劉兵 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)建筑大學(xué)