本實(shí)用新型涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用水膜提高紫外線二氧化鈦對揮發(fā)性有機(jī)物(VOC，volatile organic compounds)轉(zhuǎn)化效率的空氣清洗裝置及使用該裝置的空氣清洗機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前市售的空氣凈化器多是以多層過濾和活性炭吸附為主，例如市售的飛利浦AC4074和亞都KJG2104等都屬于該種類型，多層過濾裝置對于顆粒物具有較好的過濾作用，但對于甲醛的去除并無大的影響。而活性炭吸附裝置雖然能吸附一定的甲醛，但其存在吸附飽和性，而且其本身僅能吸附有害物質(zhì)，并不能分解和去除有害成分。

光觸媒空氣凈化器是一種集高科技光觸媒技術(shù)、紫外燈、高效過濾系統(tǒng)、顆粒狀活性炭、疊層懸浮式濾筒、負(fù)離子等多項(xiàng)技術(shù)為一體的新型空氣凈化器。將光觸媒，通常為具有光催化性能的半導(dǎo)體材料，如納米二氧化鈦涂布于基材表面，在光線的作用下，產(chǎn)生強(qiáng)烈催化降解功能，能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細(xì)菌，并能將細(xì)菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理，同時還具備極強(qiáng)的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣等功能。雖然光觸媒原理看似簡單,但目前實(shí)際應(yīng)用難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)室水平。面臨的主要問題有副產(chǎn)物不可控、紫外燈功率不足等問題。

此外，光觸媒產(chǎn)品通常與活性炭配合使用，但活性炭的作用是有限的，當(dāng)活性炭吸滿有害氣體后就失去了吸附能力，而室內(nèi)污染物是長期釋放的,因此活性炭材料不能循環(huán)利用，若不及時更換，還可造成二次污染，危害使用者的健康。

CN106196316A公開了一種空氣凈化器，采用噴嘴噴出蘑菇狀花型噴泉，利用水膜對甲醛的吸收，凈化了部分甲醛，提高了對污染物的降解和消毒分解作用。但并非在催化劑表面的水膜，因此凈化作用僅為單純的溶解吸收，實(shí)際作用并不明顯。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種可循環(huán)使用的，具有高催化效率且有效防止二次污染的光觸媒空氣清洗裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種空氣清洗裝置，包括光催化層、吸附層、紫外燈和風(fēng)機(jī)，所述光催化層、所述吸附層依次設(shè)置在沿所述風(fēng)機(jī)的氣流路徑上，所述光催化層的至少一部分表面設(shè)置有水膜。

進(jìn)一步地，還包括電解槽和高頻電解裝置，所述電解槽的位置由所述光催化層的位置限定，所述高頻電解裝置設(shè)置于所述電解槽中。

更進(jìn)一步地，還包括臭氧發(fā)生器、微鼓泡裝置和導(dǎo)管，所述微鼓泡裝置設(shè)置于所述電解槽底部，通過所述導(dǎo)管與所述臭氧發(fā)生器連接。

更進(jìn)一步地，還包括電解槽和電催化高級氧化裝置，所述電解槽的位置由所述光催化層的位置限定，所述電催化高級氧化裝置設(shè)置于所述電解槽中。

進(jìn)一步地，還包括納米布，所述納米布設(shè)置于所述光催化層與所述吸附層之間和/或所述吸附層之后風(fēng)機(jī)的氣流路徑上。

進(jìn)一步地，所述光催化層為涂覆有納米二氧化鈦顆粒的鋁基材料。

進(jìn)一步地，所述納米布的厚度為100-300nm。

進(jìn)一步地，還包括水幕發(fā)生裝置，所述水幕發(fā)生裝置設(shè)置于所述光催化層之前的風(fēng)機(jī)的氣流路徑上。

進(jìn)一步地，所述紫外燈采用電流方向不變的交流電源。

進(jìn)一步地，所述光催化層為涂覆有納米二氧化鈦的鋁基材料。

本實(shí)用新型還提供一種采用上述空氣清洗裝置的空氣清洗機(jī)器人。

進(jìn)一步地，所述空氣清洗機(jī)器人還包括控制器、驅(qū)動裝置和傳感器，所述傳感器接收空氣中的甲醛濃度信息，并發(fā)送到所述控制器；所述控制器根據(jù)接收到的所述甲醛濃度信息，向所述驅(qū)動裝置發(fā)送移動指令。

進(jìn)一步地，所述空氣清洗機(jī)器人的啟動工作方式，可以通過遙控器、線控器、集中控制器、Internet網(wǎng)絡(luò)控制方式，也可以通過空氣傳感器感應(yīng)到空氣中的有害氣體，存在時自動啟動凈化功能。

技術(shù)效果

1.光催化層表面設(shè)置水膜，利用水對揮發(fā)性有機(jī)物如甲醛等的溶解作用，有效提高了有機(jī)物在催化劑表面的停留時間。

2.使用非恒流電源驅(qū)動紫外光源，利用表面富集與擴(kuò)散之間平衡所存在的馳豫現(xiàn)象，提高了催化反應(yīng)的效率。

3.采用利用臭氧催化的高頻電解，將未及時反應(yīng)的溶解有污染物的廢水處理掉，進(jìn)一步提高了揮發(fā)性有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率，同時解決了二次污染的問題。

以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，空氣清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1實(shí)施例中紫外燈采用的交流電源的電壓信號圖；

圖3是本實(shí)用新型的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，采用如圖1結(jié)構(gòu)空氣清洗裝置的空氣清洗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)圖。

圖案標(biāo)號：1、空氣清洗部，2、風(fēng)機(jī)，3、紫外燈，4、進(jìn)風(fēng)口，5、出風(fēng)口，6、臭氧發(fā)生部，7、電解部，8、水幕發(fā)生裝置，9、超聲霧化裝置；

101、光催化層，102、第一納米布，103、吸附層，104、第二納米布；

601、臭氧發(fā)生器，602、導(dǎo)管，603、微鼓泡器

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實(shí)用新型的限制。

實(shí)施例1空氣清洗裝置

如圖1所示，本實(shí)施例給出了一種空氣清洗裝置，包括空氣清洗部1、風(fēng)機(jī)2、紫外燈3、進(jìn)風(fēng)口4、出風(fēng)口5、臭氧發(fā)生部6、電解部7、花灑8、超聲霧化裝置9組成，該空氣清洗部1由光催化層(光觸媒)101、第一納米布102、吸附層103、第二納米布104組成，沿風(fēng)機(jī)2的氣流方向依次設(shè)置。其中光觸媒101由涂覆有二氧化鈦的鋁基材料制成，對紫外線下的有機(jī)物分解反應(yīng)具有強(qiáng)烈的催化作用，此外紫外線本身具有殺菌作用。理想情況下，光催化反應(yīng)產(chǎn)物為水和二氧化碳，由于納米二氧化鈦在紫外燈3下為超親水狀態(tài)，因此，通常生成的水將停留在光觸媒101表面形成水膜，但由于氣流強(qiáng)烈而反應(yīng)速率較慢，普通的空氣凈化裝置中該水膜基本無法保持。在本實(shí)施的空氣清洗裝置中，我們通過安裝在光催化層101下方的超聲霧化裝置9，將空氣清洗裝置底部預(yù)先加入的水通過超聲霧化打散為微米級的小水滴，該水滴將沿氣流方向到達(dá)納米二氧化鈦表面，由于該表面的超親水特性，水滴在光觸媒101表面鋪展為水膜。此時，帶有甲醛等水溶性有機(jī)物的空氣在經(jīng)過光觸媒101時，將首先溶解于表面的水膜中，由于有機(jī)物的分解反應(yīng)通常發(fā)生在光觸媒101的界面處，因此，采用水膜結(jié)構(gòu)不僅有利于提高界面富集的甲醛濃度，同時提高了甲醛在界面處的停留時間以及分解后的動力學(xué)行為速率，極大地提升了該空氣清洗裝置的轉(zhuǎn)換效率。

第一納米布102及第二納米布104孔徑選用100-300nm，納米布是運(yùn)用了納米技術(shù)的布料，結(jié)構(gòu)表面覆有一層疏水物質(zhì)，這層物質(zhì)能夠使布料上的水直接滑落,有防水作用。將納米布設(shè)置于吸附層103的兩側(cè)，有利于防止水汽進(jìn)入吸附層103，從而降低活性炭的吸附效率。第一納米布102還可將水汽阻擋在吸附層103外部，聚集或冷凝為水滴并回落至該裝置底部的容器(即電解槽)，形成水的循環(huán)。

本實(shí)施例中的空氣清洗裝置底部的電解槽中還設(shè)置有電解部7，該電解部7通常采用工頻或高頻電解裝置，本實(shí)施例中采用高頻脈沖電解，頻率范圍在10-30kHz。如上所述，富余的水汽在納米二氧化鈦及納米布表面聚集或冷凝為水滴，進(jìn)而落入空氣清洗裝置底部時，由于光觸媒催化的有機(jī)物分解反應(yīng)通常反應(yīng)速率較緩慢，該水滴中依舊溶有一定量的未反應(yīng)的甲醛等水溶性有機(jī)物，通過高頻電解或電催化高級氧化反應(yīng)，可將這部分未反應(yīng)的揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)換為對人體無害的水和二氧化碳，防止了未反應(yīng)的揮發(fā)性有機(jī)物無法被吸附層103吸收或吸附飽和后二次污染的問題。此外，進(jìn)風(fēng)口4處還設(shè)置有臭氧發(fā)生裝置601，產(chǎn)生的臭氧經(jīng)導(dǎo)管602導(dǎo)入鼓泡器603處，該鼓泡器可產(chǎn)生極微小的氣泡，提高臭氧氣泡的比表面積，從而提高臭氧與水的接觸面積，提高臭氧對于電解反應(yīng)的催化作用。此外，超聲霧化裝置9的下方還設(shè)置有噴菇狀花灑，即水幕發(fā)生裝置8，用以產(chǎn)生水幕，生成的水幕可以在空氣氣流到達(dá)催化層之前吸收空氣中的可溶性有機(jī)物，并帶落至電解槽中進(jìn)行電解，形成第二路水循環(huán)，輔助吸收空氣中的可溶性有機(jī)物。此外，紫外燈3采用如圖2所示偏置后的交流電電壓信號驅(qū)動，界面反應(yīng)受反應(yīng)原料和產(chǎn)物的擴(kuò)散行為影響，反應(yīng)進(jìn)行時，表面產(chǎn)物濃度較高，對于可逆反應(yīng)，若要使得反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，需要將反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散出去，從而提高反應(yīng)進(jìn)行的速率。采用交流信號驅(qū)動，通過紫外燈3光強(qiáng)的周期性調(diào)整實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)速率的周期性馳豫，利于在催化劑界面處產(chǎn)生更高的濃度梯度，根據(jù)菲克擴(kuò)散定律，擴(kuò)散的速率正比于擴(kuò)散的濃度梯度，提高了擴(kuò)散的速率，從而提高了界面反應(yīng)的反應(yīng)速率。

在本實(shí)用新型的另一較優(yōu)實(shí)施例中，還可將電解裝置替換為高級電氧化裝置，利用電催化下的高級氧化反應(yīng)，降低溶有有機(jī)物的廢水的化學(xué)需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)。

實(shí)施例2空氣清洗機(jī)器人

上述的空氣清洗裝置可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的大小、部件，對于化工廠房、新建的大型建筑等污染較嚴(yán)重的場所可選用大功率的空氣清洗裝置，而日常家用只需配以小型裝置。

本實(shí)施例提供了一種采用小型空氣清洗裝置的空氣清洗機(jī)器人，利用傳感器與路徑判斷技術(shù)聯(lián)用的方法，最大化空氣清洗裝置的工作效率。實(shí)際工作中，通過傳感器對吸入空氣的揮發(fā)性有機(jī)物濃度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，上傳至控制器以判斷揮發(fā)性有機(jī)物濃度是否達(dá)標(biāo)，從而決定該區(qū)域是否需要進(jìn)一步的凈化處理，如濃度未達(dá)標(biāo)，則使該機(jī)器人保持靜止直至達(dá)標(biāo)；如空氣VOC濃度達(dá)標(biāo)，則控制器向驅(qū)動裝置發(fā)出指令進(jìn)行移動，同時目前所處的位置、時間、濃度記錄在數(shù)據(jù)庫中。驅(qū)動裝置根據(jù)指令移動固定距離，重新測試VOC濃度，重復(fù)上述步驟，直至數(shù)據(jù)庫中設(shè)定路徑上所有位置的VOC濃度均達(dá)到指標(biāo)要求時，關(guān)閉機(jī)器人，回起始位置進(jìn)行充電操作。該機(jī)器人可以通過空氣傳感器感應(yīng)啟動，當(dāng)空氣中的有害氣體濃度升高到一定濃度以上時，自動啟動該空氣清洗機(jī)器人。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。