專利名稱：一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到空氣凈化裝置，尤其是一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
由于大量裝飾、裝修材料及家具的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致甲醛、苯、氨等有害氣體嚴(yán)重污染了室內(nèi)空氣。同時在日常生活中也會產(chǎn)生大量的有機氣體，并逐漸積累。我國在2003年3月1日正式公布并開始執(zhí)行室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，尤其在“非典”疫情發(fā)生以后，室內(nèi)空氣質(zhì)量越發(fā)受到重視；冰箱中的異味、臭味、霉味、細(xì)菌等問題日漸突出，給人們的生活帶來很大的不便。這就要求冰箱具有較好的殺菌、除臭、保鮮功能，以滿足消費者物質(zhì)生活日益提高的消費需求。因此發(fā)明空氣凈化裝置，優(yōu)化空調(diào)、冰箱的環(huán)保性能，對于提高人們的生活質(zhì)量具有重要意義。
光催化方法作為高級氧化技術(shù)的一種，是利用光生強氧化劑將有機污染物徹底氧化為H2O、CO2等小分子，此法能處理多種污染物，適用范圍廣，特別是對難降解的有機物具有很好的氧化分解作用。此外光催化反應(yīng)還具有反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)設(shè)備簡單，無二次污染，易于操作控制，運行成本低等特點，是一種非常有前途的污染治理技術(shù)。
目前，有一些關(guān)于納米半導(dǎo)體光觸媒在空氣凈化、空調(diào)及冰箱中應(yīng)用的專利技術(shù)，如中國知識產(chǎn)權(quán)局公開的申請?zhí)?2135187.2，公開號CN1467024A，發(fā)明專利名稱為《含有納米二氧化鈦薄膜的載體及在空調(diào)中的應(yīng)用》，該技術(shù)是納米TiO2溶膠的制備以及在溶膠中浸泡過的多孔陶瓷或玻璃纖維或玻璃絲布，經(jīng)過500℃-600℃熱處理，得到納米TiO2膜載體。此發(fā)明的優(yōu)點是得到的載體經(jīng)久耐用，比表面積高；此專利在制備薄膜時加入了硝酸鐵，提高了光催化效率。
專利號ZL 200520068539.7，授權(quán)公告號CN2777406Y，實用新型專利，名稱為《一種具有凈化空氣功能的家用空調(diào)器》，該專利是在室內(nèi)機的回風(fēng)口側(cè)設(shè)置有過濾網(wǎng)，在室內(nèi)機內(nèi)安裝有風(fēng)機、蒸發(fā)器，風(fēng)道內(nèi)安裝有納米TiO2光催化凈化過濾器、TiO2冷催化網(wǎng)。同時對室外機也做了簡單的改進。此專利的優(yōu)點是納米TiO2光催化凈化過濾器對空氣中的有害氣體進行及時分解；而納米冷催化凈化網(wǎng)進一步保證細(xì)菌被滅殺、有機氣體被分解。
專利號ZL 200320113156.8，授權(quán)公告號CN2660372Y的實用新型專利，名稱為《一種殺菌空調(diào)》，是在空調(diào)內(nèi)部空氣通道上設(shè)置有臭氧紫外燈、涂有TiO2的光催化觸媒網(wǎng)。此專利的優(yōu)點是通過紫外殺菌、臭氧殺菌、光觸媒殺菌等方法，使得殺菌更加徹底。同時光觸媒可以控制臭氧的含量。
專利號ZL 200420084401.1，授權(quán)公告號CN2723887Y的實用新型專利，名稱為《空調(diào)濾網(wǎng)的改良裝置》，是在濾網(wǎng)上噴涂納米級光觸媒TiO2結(jié)合納米銀制備合成的納米復(fù)合光觸媒銀(TiO2Ag)。此專利的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且由于納米膜的自潔作用，使得使用壽命延長。
專利號ZL 200320131728.8，授權(quán)公告號CN2680341Y的實用新型專利，名稱為《汽車空調(diào)出風(fēng)口專用之納米光觸媒殺菌裝置》，該裝置包括一表面鍍有納米級二氧化鈦的殼體座、一殼體蓋、一納米光觸媒燈管、二燈光座、二雙鄂夾及一電源插頭。其優(yōu)點是整體的重量輕，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作容易方便，實用安全方便。
申請?zhí)?00610034975.1，公開號CN1865790A的發(fā)明專利，名稱為《一種用于空調(diào)器的生化膜》，是將空調(diào)器的換熱器或過濾網(wǎng)用配置好的生化膜水溶膠噴涂成膜，形成硅和碳元素之間的分子鍵并以此聚合銀、鈦、錳、銅、鋅等活性元素從而形成生化膜，可以捕捉和分解有害氣體和殺滅病毒的功能。本專利的優(yōu)點簡單實用，生產(chǎn)簡便易行。生化膜是一種超強化催化劑，本身不損失，長期有效。此發(fā)明的缺點是生化膜易中毒，降解效率低。
申請?zhí)?00410010040.0，公開號CN1648568A，發(fā)明專利名稱為《一種光觸媒負(fù)離子殺菌冰箱》，其是在冰箱中安裝有能夠產(chǎn)生臭氧、氫氧基及負(fù)離子的綜合殺菌裝置，在綜合裝置的盒體內(nèi)噴涂有TiO2和壓電晶體電氣石的中性液體，能產(chǎn)生負(fù)離子。其優(yōu)點是將臭氧殺菌、負(fù)離子殺菌、氫氧基殺菌相結(jié)合，能夠更加有效的殺滅細(xì)菌。其存在的缺點為在TiO2吸附了有機物后，其產(chǎn)生負(fù)離子的能力就會降低，致使降解效果降低。
申請?zhí)?00310100485.3，公開號CN 1609523A的發(fā)明專利，名稱為《高吸附性多功能空氣凈化器》，本發(fā)明的凈化器由殼體、電子集塵裝置、光催化降解裝置和負(fù)離子發(fā)生裝置四部分組成。其優(yōu)點是，空氣經(jīng)過多重凈化，可明顯改善空氣質(zhì)量。
以上的專利技術(shù)雖然有其獨特的地方，但還存在以下的缺點一是納米半導(dǎo)體材料在受到能量大于其間隙能的光照射時，產(chǎn)生了光生空穴和電子，但空穴和電子極易復(fù)合，致使降解效率很低。有的甚至沒有光照射，這樣降解效率會更低；二是過濾網(wǎng)不能過濾掉顆粒較小的塵粒，這些塵粒就會落到納米膜上，降低了降解效率，減少了納米膜的使用壽命；三是對于空氣中極低的污染物，或者污染物的中間產(chǎn)物，納米光觸媒的降解速度很慢，因此這些污染物還沒有被完全降解，就會被排放到室內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上的問題，本發(fā)明的目的是綜合各種凈化原理的優(yōu)點，克服現(xiàn)有凈化裝置的缺點，發(fā)明一種具有靜電除塵、紫外殺菌、納米半導(dǎo)體光催化降解作用的空氣凈化裝置。本發(fā)明通過完善的性能，多重凈化，能夠徹底提高空氣品質(zhì)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是由附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料、導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器、紫外燈、恒電壓裝置、風(fēng)機構(gòu)成并安裝在殼體內(nèi)，殼體上有進風(fēng)口和出風(fēng)口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料和導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料一側(cè)；或在進風(fēng)口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。
附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料包括活性炭織物、鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鈦網(wǎng)、導(dǎo)電玻璃等；導(dǎo)電材料用普通金屬材料如鐵板、鋼板、銅板、金屬絲網(wǎng)等。
剛性差的附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料，安裝時由于定位性不好，最好用支架支撐。
納米光催化反應(yīng)裝置所使用的附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料可以是單層或多層。
本發(fā)明的裝置中可以安裝靜電除塵裝置、濾網(wǎng)，主要應(yīng)用于空氣中的顆粒比較多，或者要求附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的更換頻率比較低的情況。也可以不安裝靜電除塵裝置、濾網(wǎng)，主要應(yīng)用于空氣中的顆粒比較少，或者要求附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的更換頻率比較高，或者是特殊要求不安裝靜電除塵裝置或濾網(wǎng)的情況。
靜電除塵裝置是由高壓發(fā)生裝置、導(dǎo)電金屬陽極也為集塵極和芒刺陰極組成，極板間距離為1-4cm，芒刺陰極位于兩極板中間。
本發(fā)明所加的偏壓使紫外線在光催化材料上激發(fā)出的空穴電子對得以有效分離，從而提高催化降解效率。同時由于納米光催化材料處于導(dǎo)電材料的外層，使得紫外光在沒有遮擋情況下，直接作用于光催化材料上，可以充分利用紫外光光催化劑的光催化作用。
本發(fā)明通過靜電除塵、紫外殺菌、納米光催化材料催化降解等多重凈化，能取得良好的空氣凈化效果。該裝置可以作為獨立的空氣凈化設(shè)備應(yīng)用，也可以作為空調(diào)、冰箱等多種設(shè)備的附屬模塊，為該設(shè)備加入空氣凈化功能。
四

圖1、圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記1、納米光催化裝置 1-1、恒壓裝置 1-2、紫外燈 1-3、附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-4、支架 1-5、導(dǎo)電材料或蒸發(fā)器2、殼體3、風(fēng)機 4、進風(fēng)口 5、靜電除塵裝置6、濾網(wǎng) 7、出風(fēng)口
五具體實施例方式
結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實施過程如下實施例1如圖1所示本發(fā)明應(yīng)用在空調(diào)機上或者冰箱上。將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導(dǎo)電材料活性炭織物1-3、紫外燈1-2、導(dǎo)電材料1-5、風(fēng)機3安裝在納米光催化裝置殼體2內(nèi)，殼體2上有進風(fēng)口4和出風(fēng)口7，恒電壓裝置1-1連接在附著光催化材料的活性炭織物1-3和導(dǎo)電材料1-5之間；紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的活性炭織物1-3一側(cè)；因為空調(diào)中的蒸發(fā)器是一種導(dǎo)電材料，所以該裝置在空調(diào)中應(yīng)用時，可以由蒸發(fā)器來代替導(dǎo)電材料1-5，用在冰箱上時，蒸發(fā)器不便于連接，導(dǎo)電材料1-5可以用薄鋼板或銅絲網(wǎng)；外裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6。
將本裝置安裝在空調(diào)的室內(nèi)機進風(fēng)口或者冰箱的冷藏室內(nèi)。紫外燈1-2、恒壓裝置1-1均處于打開狀態(tài)。啟動風(fēng)機3，使其轉(zhuǎn)動，污濁空氣由進風(fēng)口4進入本裝置，經(jīng)過濾網(wǎng)6，除去顆粒較大的灰塵。進入到靜電除塵裝置5，其內(nèi)置的高壓發(fā)生裝置產(chǎn)生直流高壓，在陽極和陰極之間加入3000-5000V的靜電。兩個電極之間加入的電場，使電極附近的空氣分子電離，成為負(fù)離子和正離子。正離子被吸到負(fù)極得到電子，又成為分子。負(fù)離子在向著正極運動的過程中，遇到空氣中的粉塵，使粉塵帶負(fù)電，吸附到正極上，達(dá)到了凈化空氣的目的。并利用高壓靜電技術(shù)將其中的微生物殺滅，并且無二次污染，不僅能除掉空氣中的大顆粒，而且能捕捉空氣中小于0.1微米或更小的顆粒。靜電除塵裝置的極板可以定期的清洗，使極板集塵效率復(fù)新。從靜電除塵裝置出來的空氣，進入到納米光催化裝置1。紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料一側(cè)，使其能夠照射到導(dǎo)電材料上附著的納米光催化材料。紫外燈1-2的作用一方面是可以直接殺菌，另一方面激發(fā)納米光催化材料，得到空穴和電子，利用空穴的強氧化性，可氧化空氣中的半導(dǎo)體顆粒表面被吸附的有機污染物和其他還原性污染物，使其降解為無害的小分子物質(zhì)。偏壓是加在附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-3和導(dǎo)電材料或蒸發(fā)器1-5之間，使紫外線在光催化材料上激發(fā)出的空穴電子對得以有效分離，從而提高催化降解效率。氣體繼續(xù)通過安裝在支架1-4上的附著光催化材料的活性炭織物1-3，由于納米光催化材料處于導(dǎo)電材料的外層，使得紫外光在沒有遮擋情況下，直接作用于光催化材料上，可以充分利用紫外光光催化劑的光催化作用。附著光催化材料的導(dǎo)電材料因為其具有導(dǎo)電性，使由紫外線在光催化材料上激發(fā)出的電子導(dǎo)出，使得空穴和電子有效分離?；钚蕴靠椢锊粌H具有導(dǎo)電性，還能夠有效的吸附污染物，對空氣中極低濃度的污染物進行快速的吸附凈化和表面富集，加快了光催化降解反應(yīng)的速率，抑制了中間產(chǎn)物的釋放，提高了污染物完全氧化的效率。同時被活性炭織物吸附的污染物向光催化材料表面遷移，實現(xiàn)活性炭織物的原位再生，延長使用壽命。因此附著光催化材料的導(dǎo)電材料最好應(yīng)用活性炭織物。附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-3可以是單層或多層，多層附著光催化材料的導(dǎo)電材料使空氣中有害物質(zhì)處理得更加徹底。附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-3與殼體2可以密封連接。在空氣的流速較小，或者所用的附著光催化材料的導(dǎo)電材料剛性強時，或者在特殊要求的情況下，附著光催化材料的導(dǎo)電材料可以不使用支架1-4支撐。污濁空氣經(jīng)過附著光催化材料的活性炭織物1-3的吸附、降解后，凈化過的新鮮空氣由出風(fēng)口7排到室內(nèi)或者冰箱的冷藏室內(nèi)。
實施例2如圖2所示，將本發(fā)明應(yīng)用在空調(diào)機或者冰箱上，將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導(dǎo)電材料活性炭織物1-3、紫外燈1-2、導(dǎo)電材料1-5、風(fēng)機3安裝在納米光催化裝置殼體2內(nèi)，殼體2上有進風(fēng)口4和出風(fēng)口7；因為空調(diào)中的蒸發(fā)器是一種導(dǎo)電材料，所以該裝置在空調(diào)中應(yīng)用時，可以由蒸發(fā)器來代替導(dǎo)電材料1-5，用在冰箱上時，蒸發(fā)器不便于連接，導(dǎo)電材料1-5可以用薄鋼板或銅絲網(wǎng)；外裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6。
將該裝置安裝在空調(diào)的室內(nèi)機進風(fēng)口或者冰箱的冷藏室內(nèi)。啟動風(fēng)機3，使其轉(zhuǎn)動，污濁空氣由進風(fēng)口4進入空調(diào)內(nèi)。經(jīng)過濾網(wǎng)6，進入到靜電除塵裝置5，接著進入到納米光催化裝置1，污濁空氣通過導(dǎo)電材料或蒸發(fā)器1-5，到達(dá)附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-3，被其吸附，降解。附著光催化材料的導(dǎo)電材料1-3與殼體2可以密封連接。凈化過的新鮮空氣由出風(fēng)口7排到室內(nèi)或者冰箱的冷藏室內(nèi)。
圖1、圖2中區(qū)別在于納米光催化裝置中各組成部件的位置不一樣，最后達(dá)到的空氣凈化效果是一樣的。
實施例3本發(fā)明作為獨立的空氣凈化裝置。
將安裝在支架1-4上的附著光催化材料的導(dǎo)電材料活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3、紫外燈1-2、導(dǎo)電材料鋼板或?qū)щ姴Ａ?-5、風(fēng)機3安裝在納米光催化裝置殼體2內(nèi)，殼體2上有進風(fēng)口4和出風(fēng)口7，恒電壓裝置1-1連接在附著光催化材料的活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3和導(dǎo)電材料鋼板或?qū)щ姴Ａ?-5之間；紫外燈1-2安裝在附著納米光催化材料的活性炭織物或銅絲網(wǎng)1-3一側(cè)；構(gòu)成獨立的基于光催化功能的多重空氣凈化裝置。該裝置適合用凈化空氣中的顆粒比較少，或者要求附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的更換頻率比較高，或者是特殊要求不安裝靜電除塵裝置或濾網(wǎng)的情況下。
在以上凈化裝置的基礎(chǔ)上加裝靜電除塵裝置5、濾網(wǎng)6，構(gòu)成獨立的具有濾沙除塵功能的基于光催化功能的多重空氣凈化裝置。該裝置適合用于凈化空氣中的顆粒比較多，或者要求附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的更換頻率比較低的情況下，附著光催化材料的導(dǎo)電材料采用鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、導(dǎo)電玻璃時，因為其具有導(dǎo)電性，使由紫外線在光催化材料上激發(fā)出的電子導(dǎo)出，使得空穴和電子有效分離，能有效的凈化空氣。由于缺少吸附效果，適合有機物污染輕的凈化場合。
納米光催化材料受到能量大于其間隙能的光照射時，低能價帶(VB)上的電子被激發(fā)躍遷至高能導(dǎo)帶(CB)，在導(dǎo)帶形成帶負(fù)電荷的電子，而在價帶上留下了帶正電荷的空穴。光生空穴具有很高的氧化還原電位，可氧化半導(dǎo)體顆粒表面被吸附電子給體。但是，激發(fā)態(tài)的電子和空穴也極容易復(fù)合。本發(fā)明將半導(dǎo)體顆粒固定到一導(dǎo)電載體上，外加電壓可以大大提高電荷的傳遞過程，防止了光生載流子的復(fù)合，大大提高了氧化效率。
權(quán)利要求
1.一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，其特征為由附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料、導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器、恒電壓裝置、紫外燈、風(fēng)機構(gòu)成并安裝在殼體內(nèi)，殼體上有進風(fēng)口和出風(fēng)口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料和導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的一側(cè)；或在進風(fēng)口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，其特征為所述的附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料包括活性炭織物、鋼網(wǎng)、銅網(wǎng)、鈦網(wǎng)、導(dǎo)電玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1或2所述的一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置，特征為所述的納米光催化反應(yīng)裝置所使用的附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料是單層或多層。
全文摘要
本發(fā)明涉及到空氣凈化裝置，尤其是一種基于光催化原理的多重空氣凈化裝置。是由附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料、導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器、恒電壓裝置、紫外燈、風(fēng)機構(gòu)成并安裝在殼體內(nèi)，殼體上有進風(fēng)口和出風(fēng)口；恒電壓裝置連接在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料和導(dǎo)電材料或者蒸發(fā)器之間；紫外燈安裝在附著納米光催化材料的導(dǎo)電材料的一側(cè)；或在進風(fēng)口安裝靜電除塵裝置或安裝濾網(wǎng)。本發(fā)明通過靜電除塵、紫外殺菌、納米光催化材料催化降解等多重凈化，能取得良好的空氣凈化效果。該裝置可以作為獨立的空氣凈化設(shè)備，也可以作為空調(diào)、冰箱等需要進行空氣凈化的多種設(shè)備的附屬模塊，為該設(shè)備加入空氣凈化功能。
文檔編號A61L9/22GK1994475SQ200610170978
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者冉祥成, 劉曦旻, 張文華, 王成艷, 臧傳梅 申請人:山東海信商業(yè)有限公司