專利名稱：空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)封閉空間進(jìn)行空氣凈化的裝置，尤其是一種具有高壓靜電除塵與光電催化及臭氧耦合殺菌等功能的新一代空氣凈化器。它能夠去除揮發(fā)性化合物，煙塵之類的顆粒物，適用于室內(nèi)空氣凈化、環(huán)境保護(hù)和醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高壓集塵是通過放電端使塵埃荷電，并通過電場庫侖力吸附在集塵端。典型的高壓集塵裝置，放電端連接負(fù)極，產(chǎn)生大量的負(fù)離子，使塵埃荷上負(fù)電，集塵端通常連接正極或接地，可以吸附帶有負(fù)電荷的塵埃物質(zhì)，高壓靜電場能吸附塵埃殺滅細(xì)菌和病菌，但對(duì)于揮發(fā)性化合物無能為力。
目前市場上越來越多的使用光催化技術(shù)進(jìn)行殺菌、分解VOCS(揮發(fā)性化合物的總稱)。光催化技術(shù)是通過紫外光激活半導(dǎo)體催化劑產(chǎn)生電子——空穴對(duì)，空穴與表面吸附的H2O或OH-離子及反應(yīng)形成具有強(qiáng)氧化性的活性烴基，電子則與表面吸附的氧分子反應(yīng)形成超氧離子，超氧離子可與水進(jìn)一步反應(yīng)，生成烴基(.OOH)和雙氧水(H2O2)活性烴基也可以互相合并生成雙氧水，這些反應(yīng)物具有強(qiáng)大的反應(yīng)能量，可以迅速殺滅病菌、病毒，礦化有機(jī)物分子如苯、醛、氨類，使其無毒無害。通常的半導(dǎo)體光催化劑采用TiO2，紫外光源采用紫外燈管的形式，光催化劑采用涂附的方式附著于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的基材上，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可增大空氣與光催化化劑的接觸面積，提高光催化效率，由于半導(dǎo)體TiO2可在波長小于400NM的紫外光激活，紫外光源通常采用254～365NM的燈管，光催化的活性直接取決于半導(dǎo)體催化劑的納米等級(jí)，由于目前技術(shù)的限制，光催化劑的活性不強(qiáng)，通常只在靜態(tài)的環(huán)境下產(chǎn)生作用，用于空氣凈化產(chǎn)品的使用效率不高。
基于此，人們研究各種技術(shù)提升光催化活性的方法，光催化的活性主要取決于以下兩個(gè)方面1.空穴與電子對(duì)產(chǎn)生的數(shù)量；2.空穴-電子對(duì)存在的壽命。人們通過增加空穴-電子對(duì)產(chǎn)生的數(shù)量和阻止空穴-電子對(duì)復(fù)合的幾率提高光催化活性的效率，CN01810959.4介紹了一種利用電場阻止空穴-電子對(duì)復(fù)合提高光催化活性的方法；CN200510011748.2介紹了一種利用不規(guī)則電極放電產(chǎn)生等離子體和紫外光進(jìn)行催化的技術(shù)?！罢咴谝欢ǔ潭壬咸岣吡斯獯呋幕钚?，但由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性帶來了應(yīng)用上的困難，且采用的平板電極涂覆光催化面積小，與空氣接觸面積不大，難以產(chǎn)生好的效果，涂覆的工藝易造成光催化劑脫落，易造成二次污染，因集塵板需要定期清洗，也容易在清洗的過程中洗脫造成失效?！笳卟捎貌灰?guī)則電暈產(chǎn)生等離子體和紫外光進(jìn)行催化，由于等離子體產(chǎn)生的紫外光輻射照度低于紫外燈管直接照射，并且由不規(guī)則電暈產(chǎn)生的紫外波源其波長難以固定，半導(dǎo)體光催化劑必須在符合其隙能波長的紫外光照射下才能產(chǎn)生空穴電子對(duì)，因此產(chǎn)生的空穴-電子對(duì)數(shù)量不高，此外，等離子體易與空穴電子對(duì)中和，減少活性，此外采用AB膠涂覆的工藝也同前者具有同樣的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種光催化活性更好的空氣凈化裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采用以下的第一個(gè)技術(shù)方案一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，所述集塵電極內(nèi)的風(fēng)速小于1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為3000～7000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.3～3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～0.7。
或者，本發(fā)明還可采用以下的第二個(gè)技術(shù)方案一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，所述集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.5～3米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為6000～15000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.5～3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～1。
或者，本發(fā)明還可采用以下的第三個(gè)技術(shù)方案一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1～5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為8000～20000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.8～4，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.2。
或者，本發(fā)明還可采用以下的第四個(gè)技術(shù)方案
一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2～8米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為10000～35000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.8～4.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.8。
上述四個(gè)技術(shù)方案還可以通過以下技術(shù)措施作進(jìn)一步改進(jìn)。
所述放電電極表面覆蓋有光觸媒層。
所述放電電極與集塵電極之間的設(shè)有非導(dǎo)電介質(zhì)。
所述非導(dǎo)電介質(zhì)為盛裝惰性氣體的透明容器。
所述光觸媒層是采用復(fù)合電泳沉積的方法電鍍?cè)诩瘔m電極表面的。
所述光觸媒層包括鎳和二氧化鈦，通過復(fù)合電泳沉積的方法，將鎳和二氧化鈦電鍍?cè)诩瘔m電極上。
本發(fā)明具有成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明采用的靜電集塵技術(shù)可采用發(fā)明人以前申請(qǐng)兩項(xiàng)中國專利(申請(qǐng)?zhí)枮?00520053694.1，200520060743.4)此集塵裝置具有風(fēng)阻小，集塵面積大的優(yōu)點(diǎn)。兩極之間的高壓可高達(dá)DC1KV～80KV，常規(guī)下采用1.0～3.0KV的電壓，在高強(qiáng)電場的作用下，電子在負(fù)極的放電尖端被激發(fā)出來，穿過空氣介質(zhì)形成電子束，此時(shí)肉眼可看見放電尖端發(fā)出紫色的輝光，電子在空氣中存活的時(shí)間很短，很快被空氣中的小分子吸附，成為負(fù)離子，小的負(fù)離子聚集在一起形成負(fù)離子分子團(tuán)，并吸附一些塵埃物，通過電場作用吸附與集塵筒璧，負(fù)離子產(chǎn)生的數(shù)量可高達(dá)數(shù)百萬～數(shù)千萬，高強(qiáng)電場激發(fā)的粒子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁波能作用于光催化，電磁波作用于半導(dǎo)體光催化劑產(chǎn)生空穴電子對(duì)。
眾所周知紫外光是電磁波的一種，采用規(guī)則的電極及相對(duì)固定的電場和電壓，使得電磁波的產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定，并且可以得到量化，通過選擇放電級(jí)的材料使得電磁波的產(chǎn)生偏向于短波長的紫外光，目前采用的易導(dǎo)電的銅片或不銹鋼片，也可選用一些合金材料，電磁波的波長越短越有利于激活半導(dǎo)體光催化劑產(chǎn)生空穴電子對(duì)。為產(chǎn)生更多的電子空穴對(duì)，本發(fā)明還可采用將納米半導(dǎo)體材料負(fù)載在放電電極上，放電電極上的二氧化鈦更容易在強(qiáng)電場和電磁波的作用下產(chǎn)生大量電子空穴對(duì)。為了產(chǎn)生更多的紫外光電磁波也可通過選用一些金屬材料與光催化半導(dǎo)體材料復(fù)合電鍍；為產(chǎn)生更多的紫外光電磁波也可在放電極與集塵電極之間增加非導(dǎo)電介質(zhì)，如盛裝惰性氣體的透明容器等。
高強(qiáng)電場延長空穴-電子對(duì)的壽命。本發(fā)明采用固定直流高強(qiáng)電場，集塵筒端連接正極，直接俘獲從光催化劑激發(fā)的光生電子，阻止空穴電子對(duì)復(fù)合提高光催化效率。
臭氧耦合技術(shù)延長空穴電子對(duì)的壽命。由于高壓放電將O2電離為獨(dú)立O原子，O原子與O2結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)镺3，臭氧具有很強(qiáng)的氧化能力，使得捕獲光生電子的能力增強(qiáng)，更有效的抑制了光生電子與空穴的重新結(jié)合，導(dǎo)致光催化過程的效率提高。臭氧產(chǎn)生的數(shù)量與電壓、針距與管筒直徑比有直接關(guān)系，臭氧本身的強(qiáng)氧化性能夠殺菌、殺滅病毒，并對(duì)去除異味有特效。
采用上述結(jié)構(gòu)的空氣凈化裝置，此時(shí)產(chǎn)生的電磁波量、波長、及臭氧的濃度均在一個(gè)比較合適的范圍(臭氧濃度如果過高，則會(huì)引起呼吸不適)，在適當(dāng)電壓、管內(nèi)徑、管長度、針距、風(fēng)速的條件下，光催化效能及集塵效果可達(dá)到最佳狀態(tài)。
由于負(fù)載光催化劑的集塵電極需要定期清洗，為防止光催化劑在反復(fù)清洗過程中脫落，可采用復(fù)合電泳沉積技術(shù)將納米半導(dǎo)體材料和貴重金屬(如鎳或銀)電鍍?cè)诩瘔m電極或放電電極表面。納米復(fù)合電鍍或稱納米復(fù)合電沉積是在普通電鍍液中加入一定濃度的納米粒子，并使其與金屬基體共沉積而得到復(fù)合鍍層的一種技術(shù)。鎳是復(fù)合鍍中常用的金屬基體，鎳本身具有一定的殺菌作用，可以殺滅病菌、細(xì)菌。經(jīng)復(fù)合電鍍后的二氧化鈦表面光滑，鍍層牢固，可達(dá)到多次清洗使用的目的，達(dá)到保障光催化的使用效果及延長使用壽命的作用，復(fù)合電鍍鎳與TiO2的方法將光催化劑電鍍?cè)诩瘔m筒上，由于光催化劑在激活狀態(tài)下具有親水性，因此也使得集塵筒易于清洗。還可采用其他的方法表面涂層或沉積、表面自身納米化以及二者的混合使用。包括復(fù)合鍍、離子鍍、物理和化學(xué)氣相沉積、激光涂覆等。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視放大圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖1、2所示的一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極1和圓筒狀集塵電極2，放電電極1的放電尖端位于集塵電極2軸線上，集塵電極2表面覆蓋有光觸媒層21，所述放電電極1與集塵電極2之間在軸線上的距離為針距S，集塵電極長度為L，集塵電極內(nèi)徑為D。
所述放電電極1表面覆蓋有光觸媒層(圖中未示出)。
所述放電電極1與集塵電極2之間的設(shè)有非導(dǎo)電介質(zhì)。所述非導(dǎo)電介質(zhì)為盛裝惰性氣體的透明容器(圖中未示出)。
所述光觸媒層是采用復(fù)合電泳沉積的方法電鍍?cè)诩瘔m電極表面的。所述光觸媒層包括鎳和二氧化鈦，通過復(fù)合電泳沉積的方法，將鎳和二氧化鈦電鍍?cè)诩瘔m電極上。
空氣凈化器就循環(huán)風(fēng)量可分為幾個(gè)等級(jí)1.30m3/h以下2.31～300m3/h3.301～800m3/h4.801m3/h以上綜合設(shè)計(jì)考慮，30m3/h以下的空氣凈化器，在集塵電極內(nèi)的風(fēng)速小于1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為3000～7000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.3～3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～0.7。
較佳的選擇有1.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為3000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5。
2.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為6000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.6。
3.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為7000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.7。
31～300m3/h之間的空氣凈化器，在集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.5～3米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為6000～15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.5～3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～1。
較佳的選擇有1.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為6000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5。
2.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為10000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8。
3.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為3米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為12000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
4.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為3米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為15000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
301～800m3/h之間的空氣凈化器在集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1～5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為8000～20000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8～4，針巨與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.2。
較佳的選擇有1.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為8000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8。
2.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為13000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.9。
3.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
4.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為3.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.2。
5.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為4.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為18000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.2。
6.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為20000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為4，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.2。
800m3/h以上的空氣凈化器在集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2～8米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為10000～35000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8～4.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.8。
較佳的選擇有1.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為10000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8。
2.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
3.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為3.5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
4.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為20000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1。
5.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為6米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為25000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為3.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.5。
6.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為8米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為35000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為4.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.5。
7.集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為8米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為35000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為4.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為1.8。
權(quán)利要求
1.一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，其特征在于所述集塵電極內(nèi)的風(fēng)速小于1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為3000～7000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.3～3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～0.7。
2.一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，其特征在于所述集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為0.5～3米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為6000～15000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.5～3.2，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述放電電極表面覆蓋有光觸媒層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述放電電極與集塵電極之間的設(shè)有非導(dǎo)電介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述非導(dǎo)電介質(zhì)為盛裝惰性氣體的透明容器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述光觸媒層是采用復(fù)合電泳沉積的方法電鍍?cè)诩瘔m電極表面的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的空氣凈化裝置，其特征在于所述光觸媒層包括鎳和二氧化鈦，通過復(fù)合電泳沉積的方法，將鎳和二氧化鈦電鍍?cè)诩瘔m電極上。
8.一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，其特征在于集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為1～5米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為8000～20000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8～4，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.2。
9.一種空氣凈化裝置，包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，其特征在于集塵電極內(nèi)的風(fēng)速為2～8米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為10000～35000伏，集塵電極的長度與內(nèi)徑之比為2.8～4.5，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.8～1.8。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高壓靜電除塵與光電催化及臭氧耦合殺菌等功能的新一代空氣凈化器。它包括至少一組具有放電尖端的放電電極和圓筒狀集塵電極，放電電極的放電尖端位于集塵電極軸線上，集塵電極表面覆蓋有光觸媒層，所述放電電極與集塵電極之間在軸線上的距離為針距，所述集塵電極內(nèi)的風(fēng)速小于1米/秒，放電電極與集塵電極之間的電壓為3000～7000伏，集塵電極長度與內(nèi)徑之比為2.3～3，針距與集塵電極內(nèi)徑之比為0.5～0.7。本發(fā)明具有成本低、效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。采用上述結(jié)構(gòu)的空氣凈化裝置，在適當(dāng)電壓、管內(nèi)徑、管長度、針距、風(fēng)速的條件下，光催化效能及集塵效果可達(dá)到最佳狀態(tài)。
文檔編號(hào)F24F3/16GK1830573SQ200610033710
公開日2006年9月13日 申請(qǐng)日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月16日
發(fā)明者袁偉雄, 李可 申請(qǐng)人:佛山市凈霸光催化科技有限公司