本發(fā)明涉及一種光觸媒處理部件，可以應(yīng)用于空氣凈化殺菌除臭等技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明還涉及該光觸媒處理部件的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

光觸媒是一類以二氧化鈦為代表的，在光的照射下自身不起變化，卻可以促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，具有催化功能的半導(dǎo)體材料的總稱。二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N光觸媒，在吸收太陽光或照明光源中的紫外線后，在紫外線能量的激發(fā)下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，表面形成強(qiáng)氧化性的氫氧自由基和超氧陰離子自由基，可把空氣中游離的有害物質(zhì)(各種有機(jī)化合物和部分無機(jī)物)及微生物分解成無害的二氧化鈦和水，從而達(dá)到凈化空氣、殺菌、除臭等目的，這即為光催化技術(shù)，它目前被廣泛應(yīng)用在空氣凈化領(lǐng)域，是一項(xiàng)較為優(yōu)越的空氣凈化技術(shù)。

一般來說，光觸媒必須在紫外線的照射下才能發(fā)揮作用。如果不能獲得太陽光照，若想激活光觸媒，則必須另外加上紫外燈。當(dāng)然，目前還有一些新型的復(fù)合催化劑，即在二氧化鈦中加入一些銅、銀等金屬元素增加其活性，在自然光作用下也可發(fā)生催化反應(yīng)。但在空氣凈化器中應(yīng)用光催化技術(shù)時(shí)，其所采用的光觸媒無論是傳統(tǒng)的二氧化鈦還是新型的復(fù)合催化劑，都需要配備紫外光源或可見光源，其光催化凈化過程是靠風(fēng)機(jī)帶動(dòng)空氣不斷循環(huán)通過有光源照射的光觸媒反應(yīng)層來實(shí)現(xiàn)的。

一般地，在應(yīng)用同樣光觸媒的情況下，光觸媒反應(yīng)層與空氣接觸的面積越大、光觸媒反應(yīng)層與空氣接觸的時(shí)間越長(zhǎng)、紫外光源輻照強(qiáng)度(或可見光源光照強(qiáng)度)越高，光催化的凈化效果就越好。因此在考慮提升空氣凈化器的光催化凈化效果時(shí)，也多是從這幾個(gè)方面入手的，即：增大光觸媒層的反應(yīng)面積、延長(zhǎng)氣流通過光觸媒層的時(shí)間、提高紫外光源輻照強(qiáng)度(或可見光源光照強(qiáng)度)；當(dāng)然，通過改良光催化劑的活性也是可以提高凈化效果的。

其中，為提升光催化凈化效果而應(yīng)用較為廣泛的方法是：選用一些好的光催化劑載體來增大光觸媒層的反應(yīng)面積，如金屬蜂窩網(wǎng)、泡沫金屬網(wǎng)、活性炭纖維網(wǎng)等，但它們?cè)趹?yīng)用的結(jié)構(gòu)形式上都存在一些不足。金屬蜂窩網(wǎng)光觸媒反應(yīng)層多是板式結(jié)構(gòu)且有一定厚度，使用單個(gè)光源照射時(shí)會(huì)覆蓋不均勻，這就會(huì)削弱一些反應(yīng)層的作用，甚至?xí)?dǎo)致有些反應(yīng)層完全不參與反應(yīng)。若想覆蓋均勻，可以增加光源數(shù)量或增大光源與光觸媒反應(yīng)層之間的距離，但這會(huì)帶來功耗增加或結(jié)構(gòu)尺寸增大的問題。在不增加功耗的情況下，可以考慮將一個(gè)強(qiáng)光源分成多個(gè)弱光源，但又會(huì)帶來削弱輻照強(qiáng)度(或光照強(qiáng)度)的問題。

得益于泡沫金屬網(wǎng)和活性炭纖維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和材料特性，以它們作為載體的光觸媒反應(yīng)層可以做成筒狀包圍在光源四周，這樣就基本不存在照射覆蓋不均勻的情況。現(xiàn)有技術(shù)中公開的文獻(xiàn)可以參考專利號(hào)為ZL201320346375.4的中國(guó)實(shí)用新型專利《一種空氣凈化裝置》(授權(quán)公告號(hào)為CN203329590U)。類似的還可以參考專利號(hào)為ZL201520327349.6的中國(guó)實(shí)用新型專利《空氣凈化器的光觸媒組件》(授權(quán)公告號(hào)為CN204952662U)。

但這些反應(yīng)層使用時(shí)做不了太厚，因?yàn)楣庥蓛?nèi)層透射到外層時(shí)，輻照強(qiáng)度(或光照強(qiáng)度)由于折射作用在不斷被削弱，反應(yīng)層太厚時(shí)，外層基本發(fā)揮不上作用。同時(shí)這些光觸媒反應(yīng)層的內(nèi)部孔隙是相互貫通的，風(fēng)機(jī)在帶動(dòng)空氣通過這些反應(yīng)層時(shí)，氣流是沿著最小阻力路徑走的，反應(yīng)層中一定存在無氣流通過的部分，即存在流通氣流分布不均的問題；由于光觸媒反應(yīng)層不參與截留顆粒物，反應(yīng)層的內(nèi)部阻力特性基本不會(huì)改變，所以反應(yīng)層中那些無氣流通過的部分則會(huì)一直無法發(fā)揮作用。

現(xiàn)有技術(shù)中提供了一種改進(jìn)方案，見專利號(hào)為ZL200610028181.4的中國(guó)發(fā)明專利《薄板組合式光觸媒載體結(jié)構(gòu)》(授權(quán)公告號(hào)為CN101096014B),該專利包括數(shù)片薄板、紫外光源，將數(shù)片薄板沿紫外光源的垂直軸線方向呈疊層狀排列組合于一起，紫外光源從數(shù)片薄板的中間部位穿過，每一片薄板的表面均載有光觸媒，各薄板之間留有供流體流動(dòng)的間隙，薄板為回轉(zhuǎn)平面。光觸媒載體結(jié)構(gòu)能充分利用紫外光的直線傳播特點(diǎn)，可以使該光觸媒載體獲得超大的紫外光照射比表面積，同時(shí)通過增加薄板的數(shù)目或拓展薄板的葉片尺寸，相應(yīng)地調(diào)整薄板的排列位置，可以獲得更大的紫外線照射比表面積，當(dāng)該薄板組合式光觸媒載體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于污染物處理系統(tǒng)后，能獲得更高的處理效率。該專利通過對(duì)薄板是回轉(zhuǎn)平面的限制，來提高紫外線照射比表面積。但對(duì)于層與層之間的關(guān)系及薄板內(nèi)徑和外徑的之間的限定沒有提出建設(shè)性意見，而這些技術(shù)點(diǎn)同一方可以做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種在整體體積一定的情況下能最大限度提高紫外有效照射表面積的光觸媒反應(yīng)組件。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種在整體體積一定的情況下能最大限度提高紫外有效照射表面積的光觸媒反應(yīng)組件的應(yīng)用方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種光觸媒反應(yīng)組件，包括反應(yīng)板及紫外光源，前述的反應(yīng)板為至少三片并沿紫外光源的長(zhǎng)度方向呈疊層狀組合于一起，每片反應(yīng)板表面具有光觸媒材料，相鄰的反應(yīng)板之間具有供空氣流動(dòng)的光通道，前述的紫外光源貫穿通過反應(yīng)板的中部，其特征在于所述的反應(yīng)板呈圓環(huán)狀，所述的紫外光源呈柱狀；所述紫外光源的有效長(zhǎng)度大于或等于所述反應(yīng)板的總高度；位于疊層底端邊緣的反應(yīng)板中部形成有出風(fēng)口，所述的光通道沿徑向分割成多個(gè)子通道，自出風(fēng)口向上每層光通道內(nèi)子通道的數(shù)量逐漸遞減或一致。每層光通道沿徑向平均分割形成的子通道數(shù)越多，光觸媒反應(yīng)層的面積就越大，這是有利的，但分割過多同樣會(huì)影響到光源向外部的照射。

作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)板采用金屬鋁合金板或亞克力板。

作為優(yōu)選，每層光通道軸向高度自出風(fēng)口向上逐漸遞減或等高。

最靠近出風(fēng)口的子通道數(shù)Y1滿足：其中D2為反應(yīng)板(1)的內(nèi)圈直徑，單位為mm，表示小于的最大整數(shù)值。子通道數(shù)量過多又會(huì)反過來影響光源向外部的照射。

所述反應(yīng)板的內(nèi)圈直徑為100mm～120mm，外圈直徑為140mm～220mm；所述反應(yīng)板厚度為0.4mm～1.0mm；所述紫外光源的直徑不超過25mm。這樣的設(shè)計(jì)是基于以下考慮的：反應(yīng)板過后會(huì)占用過多空間，但又要保證一定的強(qiáng)度且不易破裂；在不削弱輻照強(qiáng)度(或光照強(qiáng)度)的情況下，光源燈管的直徑越小越好。為了更好的光催化凈化效果，氣流通過反應(yīng)層的時(shí)間越長(zhǎng)越好，在風(fēng)量一定的情況下，這需要反應(yīng)層通道長(zhǎng)度增加，但過長(zhǎng)的反應(yīng)通道會(huì)帶來結(jié)構(gòu)尺寸和內(nèi)部損耗的增加。

所述紫外光源的有效長(zhǎng)度不超過300mm，為避免環(huán)形通道間隙值過小影響到光源向外部的照射，所述光通道的軸向高度不低于5mm。

一種光觸媒反應(yīng)組件的應(yīng)用方法，其特征在于該反應(yīng)組件的進(jìn)風(fēng)流量Q不超過6m³/min。

該反應(yīng)組件的進(jìn)風(fēng)流量Q不超過2m³/min，所述反應(yīng)板的總高度為15mm～(50Q+5)mm，所述光通道數(shù)量不超過10，并且，光通道數(shù)量隨反應(yīng)板的總高度的增加而升高。

該反應(yīng)組件的進(jìn)風(fēng)流量Q滿足：2m³/min<Q≤5m^3/min，反應(yīng)板的總高度(50Q+5)mm～(50Q+20)mm，所述光通道數(shù)量不超過15，并且，光通道)數(shù)量隨反應(yīng)板(1)的總高度的增加而升高。

該反應(yīng)組件的進(jìn)風(fēng)流量Q滿足：5m³/min<Q≤6m^3/min，所述反應(yīng)板的總高度270mm～300mm，所述光通道數(shù)量不超過17，并且，光通道數(shù)量隨反應(yīng)板的總高度的增加而升高。

在規(guī)定風(fēng)量范圍內(nèi)，控制反應(yīng)板高度和光通道數(shù)量可以防止空氣從進(jìn)入到流出時(shí)風(fēng)速變化過于急促引起內(nèi)部紊流帶來噪聲問題。

所述的紫外光源呈柱狀，直徑不超過25mm；所述紫外光源的有效長(zhǎng)度大于或等于所述反應(yīng)板的總高度，所述紫外光源的有效長(zhǎng)度不超過300mm；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過對(duì)反應(yīng)板厚度，內(nèi)圈和外圈直徑大小等限定及子通道數(shù)量的合理布置，避免了光源的浪費(fèi)，減小了因紊流而形成的噪音、延長(zhǎng)了氣流在光通道內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間及增加光通道內(nèi)的反應(yīng)面積。

附圖說明

圖1為實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例立體剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1和圖2所示，光觸媒反應(yīng)組件包括反應(yīng)板1及紫外光源2，反應(yīng)板1為數(shù)片并沿紫外光源2的垂直軸線方向呈疊層狀組合于一起，每片反應(yīng)板1表面具有光觸媒材料，相鄰的反應(yīng)板1之間具有供空氣流動(dòng)的光通道3，紫外光源2貫穿通過反應(yīng)板1的中部，反應(yīng)板1為呈圓環(huán)狀，內(nèi)圈直徑為100mm～120mm，外圈直徑為140mm～220mm；反應(yīng)板1厚度為0.4mm～1.0mm。

紫外光源2呈柱狀，直徑不超過25mm；紫外光源2的有效長(zhǎng)度等于反應(yīng)板1的總高度，紫外光源2的有效長(zhǎng)度不超過300mm；底端邊緣的反應(yīng)板1中部形成出風(fēng)口4，

光通道3沿徑向分割成多個(gè)子通道31，自出風(fēng)口4向上每層光通道3內(nèi)子通道31的數(shù)量逐漸遞減或一致；光通道3的軸向高度不低于5mm。最靠近出風(fēng)口的子通道數(shù)Y1滿足：其中D2為反應(yīng)板(1)的內(nèi)圈直徑，單位為mm，表示小于的最大整數(shù)值。子通道數(shù)量過多又會(huì)反過來影響光源向外部的照射。

反應(yīng)板1采用鋁合金板或亞克力板。每層光通道3軸向高度自出風(fēng)口4向上逐漸遞減或一致。

當(dāng)進(jìn)風(fēng)流量Q不超過2m³/min時(shí)，反應(yīng)板1的總高度為15mm～(50Q+5)mm，光通道3數(shù)量不超過10，并且，光通道3數(shù)量隨反應(yīng)板1的總高度的增加而升高。

當(dāng)進(jìn)風(fēng)流量Q滿足超過2m³/min<Q≤5m^3/min，反應(yīng)板1的總高度(50Q+5)mm～(50Q+20)mm，光通道3數(shù)量不超過15，并且，光通道3數(shù)量隨反應(yīng)板1的總高度的增加而升高。

當(dāng)進(jìn)風(fēng)流量Q滿足超過5m³/min<Q≤6m^3/min，反應(yīng)板1的總高度270mm～300mm，光通道3數(shù)量不超過17，并且，光通道3數(shù)量隨反應(yīng)板1的總高度的增加而升高。

實(shí)施例1，反應(yīng)層總高度為H1、光源有效長(zhǎng)度(未被遮擋的發(fā)光區(qū)域)為H2、整體結(jié)構(gòu)外圈直徑為D1、整體結(jié)構(gòu)內(nèi)圈直徑(即光觸媒結(jié)構(gòu)出風(fēng)區(qū)域直徑)為D2、光源燈管直徑為D3、反應(yīng)層載體厚度為B1、整體結(jié)構(gòu)在高度方向上形成的環(huán)形通道層數(shù)為X(其中每層環(huán)形通道的間隙值依次記為S1、S2、...、SX，最靠近出風(fēng)區(qū)域的那層環(huán)形通道的間隙值為S1，由近及遠(yuǎn)類推)、每層環(huán)形通道沿徑向平均分割形成的子通道31數(shù)依次為Y1、Y2、...、YX(Y1、Y2、...、YX皆為整數(shù)。

S1＝5mm、S2＝6mm、S3＝7mm、S4＝8mm、S5＝9mm、S6＝S7＝S8＝S9＝S10＝10mm。

Y1＝Y(jié)2＝Y(jié)3＝Y(jié)4＝Y(jié)5＝Y(jié)6＝Y(jié)7＝Y(jié)8＝Y(jié)9＝Y(jié)10＝12。

D1＝180mm、D2＝100mm、B1＝0.5mm、H1＝90.5mm。

反應(yīng)板1采用鋁合金板。

對(duì)比例1，浸漬涂覆二氧化鈦的疏松纖維氈構(gòu)成的筒狀結(jié)構(gòu)：

外徑180mm、內(nèi)徑100mm、高度85mm。

對(duì)比例2，板狀鋁蜂窩結(jié)構(gòu)：長(zhǎng)108mm、寬100mm、厚40mm，其內(nèi)部實(shí)際涂覆有光觸媒層的表面面積和實(shí)施例1基本接近。

三種反應(yīng)結(jié)構(gòu)均涂覆同種二氧化鈦光觸媒，將同種紫外光源2分別與三種結(jié)構(gòu)組合起來構(gòu)成光觸媒反應(yīng)裝置進(jìn)行凈化效果測(cè)試，以對(duì)甲醛的降解能力作為表征，測(cè)試時(shí)的凈化風(fēng)量控制一致。

試驗(yàn)步驟：

1、將裝有光觸媒反應(yīng)裝置的試驗(yàn)整體裝置放入試驗(yàn)箱。

2、取一定量甲醛溶液放入燒杯，對(duì)其進(jìn)行稱重并記錄下來(30.13g(含燒杯))，然后將燒杯放到試驗(yàn)箱中，接著密封試驗(yàn)箱。

3、通電啟動(dòng)循環(huán)風(fēng)扇(不啟動(dòng)紫外燈)，4h后打開試驗(yàn)箱取出燒杯，接著再密封試驗(yàn)箱、關(guān)閉風(fēng)機(jī)。

4、靜置14h后，通電啟動(dòng)風(fēng)機(jī)(循環(huán)凈化風(fēng)量為2m³/min)、紫外燈，5min后測(cè)定試驗(yàn)箱內(nèi)甲醛濃度并記錄下來作為試驗(yàn)初始濃度值，12h后測(cè)定試驗(yàn)箱內(nèi)甲醛濃度并記錄下來。

試驗(yàn)結(jié)果：

從上表可以看出采用實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)在單位時(shí)間內(nèi)空氣凈化效果優(yōu)于對(duì)比比例1和對(duì)比例2。