專利名稱：高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種可以用來殺滅空氣中浮游的病毒和細(xì)菌的裝置。特別是一種通過臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用高效率地殺滅空氣中的病毒和細(xì)菌的方法。
背景技術(shù)：
空氣消毒不僅是在公共場所減少傳染源的一個有效手段。它也是制藥，醫(yī)療等行業(yè)建立無菌環(huán)境過程中的一個重要環(huán)節(jié)?？諝庀緹o論是對工業(yè)還是日常生活都具有十分重要的意義。特別是在非典型肺炎(SARS)發(fā)生以來，空氣消毒更為社會所關(guān)注。有效地殺滅空氣中的SARS病毒將會極大地減少公共場所的傳染源，減少在醫(yī)療現(xiàn)場進(jìn)行救護(hù)的醫(yī)療人員被感染的機(jī)會?，F(xiàn)在已有許多殺滅細(xì)菌的方法。但是能有效地殺滅病毒的方法不多。常用的空氣消毒方法是噴霧法。但是，噴霧法使用的消毒液一般都有刺激性的氣味，對家具等具有腐蝕作用。而且使用不當(dāng)會對人體等產(chǎn)生危害。除噴霧法外，一般采用的消毒法還有紫外消毒和臭氧消毒。這兩種消毒方法都有較強(qiáng)的殺滅病毒和細(xì)菌的能力。但是在使用這些方法消毒時(shí)，人必須離開消毒環(huán)境。因此，在不影響正常活動的前提下，有效地殺滅具有傳染性的病毒和細(xì)菌十分重要。最近二氧化鈦被用來進(jìn)行殺滅細(xì)菌。結(jié)果表明二氧化鈦在殺滅細(xì)菌方面有著十分顯著的效果。但是在利用二氧化鈦消毒時(shí)，如何提高其消毒效果是一個關(guān)鍵技術(shù)。而且，如何利用二氧化鈦殺滅病毒，到目前為止尚無定論。

發(fā)明內(nèi)容
1、技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種具有高效動態(tài)殺滅病毒和細(xì)菌的功能，而且使用方便，不對環(huán)境產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)的高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法。
2、技術(shù)方案本發(fā)明的高效無污染的空氣消毒裝置由箱體、進(jìn)風(fēng)口、風(fēng)機(jī)、紫外線燈管、涂有二氧化鈦的載體、臭氧分解過濾片、出風(fēng)口所組成，進(jìn)風(fēng)口位于箱體的一端，出風(fēng)口位于箱體的另一端，在進(jìn)風(fēng)口的一端的箱體內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)，在出風(fēng)口的一端設(shè)有臭氧分解過濾片，在風(fēng)機(jī)與臭氧分解過濾片之間的箱體內(nèi)，相間隔的設(shè)有多排紫外線燈管和涂有二氧化鈦的載體，組成臭氧發(fā)生裝置部分、臭氧光分解裝置部分、光催化分解裝置部分。每排涂有二氧化鈦的載體由多塊斜向設(shè)置的涂有二氧化鈦的載體組成，且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體的傾斜方向相反，載體為玻璃片，玻璃纖維，多孔陶瓷，蜂窩陶瓷，金屬網(wǎng)等。在設(shè)計(jì)上使每一個載體都對空氣流動形成一定的阻擋，并使空氣流產(chǎn)生渦流。進(jìn)風(fēng)口處的臭氧發(fā)生裝置部分的紫外線燈管是中心波長小于200nm的紫外線燈管，臭氧光分解裝置部分是中心波長為220nm--300nm的紫外線燈管，光催化分解裝置部分是中心波長為300--400nm的紫外線燈管。臭氧分解過濾片是涂有二氧化鈦的過濾網(wǎng)。
本發(fā)明的高效無污染的空氣消毒方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進(jìn)行空氣中病毒和細(xì)菌的殺滅，即首先用中心波長小于200nm的紫外線燈管照射空氣產(chǎn)生臭氧；再用中心波長為220nm至300nm的紫外線燈管照射空氣，使臭氧發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，生成氧化能力很強(qiáng)的HO自由基；然后再用中心波長為300至400nm的紫外線燈管照射二氧化鈦，使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應(yīng)生成具有極強(qiáng)氧化能力的O自由基和HO自由基，分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細(xì)菌。
銳鈦礦型二氧化鈦是一種半導(dǎo)體材料。在短于400nm的紫外光照射下會產(chǎn)生電子空穴分離。并在有濕潤空氣的情況下產(chǎn)生HO.和O2.-自由基.其中HO.自由基具有非常強(qiáng)的氧化能力?？梢詫⑴c其所接觸的有機(jī)物分解。在二氧化鈦的光催化反應(yīng)中如何有效地避免在電子空穴分離過程中出現(xiàn)的電荷復(fù)合是提高二氧化鈦光催化效率的關(guān)鍵。在本裝置中我們利用臭氧和二氧化鈦的相乘效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了高效率殺滅病毒和細(xì)菌。
3、有益效果在本裝置中我們利用具有光催化特性的銳鈦礦型二氧化鈦以及臭氧的相乘效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了高效率殺滅病毒和細(xì)菌。具有高效動態(tài)殺滅病毒和細(xì)菌的功能，而且使用方便，不對環(huán)境產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)?？蓱?yīng)用于醫(yī)院，學(xué)校等公共場所。中央空調(diào)，車載空調(diào)。
四

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)布局示意圖。其中有臭氧發(fā)生裝置部分A、臭氧光分解裝置部分B、光催化分解裝置部分C、箱體1、進(jìn)風(fēng)口2、風(fēng)機(jī)3、臭氧分解過濾片6、出風(fēng)口7。
圖2是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。其中有紫外線燈管4、涂有二氧化鈦的載體5。
五具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高效無污染的空氣消毒裝置由箱體1、進(jìn)風(fēng)口2、風(fēng)機(jī)3、紫外線燈管4、涂有二氧化鈦的載體5、臭氧分解過濾片6、出風(fēng)口7所組成，進(jìn)風(fēng)口2位于箱體1的一端，出風(fēng)口7位于箱體1的另一端，在進(jìn)風(fēng)口2的一端的箱體1內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)3，在出風(fēng)口7的一端設(shè)有臭氧分解過濾片6，在風(fēng)機(jī)3與臭氧分解過濾片6之間的箱體1內(nèi)，相間隔的設(shè)有多排紫外線燈管4和涂有二氧化鈦的載體5。每排涂有二氧化鈦的載體5由多塊斜向設(shè)置的涂有二氧化鈦的載體組成，且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體5的傾斜方向相反。進(jìn)風(fēng)口2處的第一排紫外線燈管4是中心波長為185nm的紫外線燈管，后一排是中心波長為254nm的紫外線燈管，再后是中心波長為365nm的紫外線燈管。臭氧分解過濾片6是涂有二氧化鈦的過濾網(wǎng)。
消毒的方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進(jìn)行空氣中病毒和細(xì)菌的殺滅，即首先用中心波長為185nm的紫外線燈管照射空氣產(chǎn)生臭氧；再用中心波長為185nm和245nm的紫外線燈管照射空氣，使臭氧發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，生成氧化能力很強(qiáng)的HO自由基；然后再用中心波長為360nm的紫外線燈管照射二氧化鈦，使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應(yīng)生成具有極強(qiáng)氧化能力的O自由基和HO自由基，分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細(xì)菌。
進(jìn)風(fēng)口的上部有2層同時(shí)裝有185nm紫外燈和254nm紫外燈。在上面有數(shù)層365nm的紫外燈管。在每兩層燈管中間有涂有二氧化鈦膜的玻璃片。玻璃片與垂直方向的夾角為60度。在最底2層的紫外燈用來產(chǎn)生臭氧和分解臭氧。后級的紫外燈管主要用于激活二氧化鈦。最上面的過濾片是用于分解臭氧。
臭氧是一種具有很強(qiáng)的殺滅病毒和細(xì)菌能力的物質(zhì)。但是由于它對人體有害，所以在使用臭氧消毒是人必須離開被消毒的環(huán)境。在本裝置里我們利用二氧化鈦的光催化效應(yīng)分解產(chǎn)生的臭氧。使其不流到外界空氣中。方法如下首先利用185nm的紫外燈產(chǎn)生臭氧。在185nm照射的同時(shí)用254nm的紫外光照射。臭氧在220-300nm的地方有一個很強(qiáng)的吸收峰。在該光的照射下，臭氧會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，并生成氧化能力很強(qiáng)的HO.自由基。同時(shí)臭氧還被送到被360nm紫外光照射的二氧化鈦基片上。臭氧在二氧化鈦的表面與電子反應(yīng)生成具有極強(qiáng)的氧化能力的O自由基和OH自由基。這樣臭氧就被光催化反應(yīng)分解掉了。在分解反應(yīng)中，一方面臭氧在分解后產(chǎn)生的自由基可以分解病毒和細(xì)菌。另一方面，由于光照后二氧化鈦的電子被臭氧消耗掉了，二氧化鈦的活性被極大地提高了。
1)二氧化鈦的載體使用了的磨砂玻璃、玻璃纖維布、多孔陶瓷。一方面它們的成本低，另一方面它的比表面積高。
2)在空氣的進(jìn)風(fēng)口使用了中心波長為185nm與254nm的紫外燈。這些紫外燈一方面可以使空氣中的氧氣反應(yīng)生成對病毒和細(xì)菌具有消毒作用的臭氧。另一方面，還可以激活二氧化鈦。
3)在后級過濾片中使用了中心波長為360nm的紫外燈管。這些紫外燈主要用于激活二氧化鈦使其發(fā)揮消毒作用。
4)在前級產(chǎn)生的臭氧可以殺滅一部分病毒和細(xì)菌。未反應(yīng)的臭氧會在后級的二氧化鈦過濾片中被二氧化鈦的光催化作用分解。使其不會擴(kuò)散到空氣中對人體產(chǎn)生危害。
5)在前級產(chǎn)生的臭氧還可以使二氧化鈦產(chǎn)生的具有還原能力的物質(zhì)氧化，提高二氧化鈦的光催化效率。
6)在空氣滅菌裝置里，所有的二氧化鈦載體都與風(fēng)的流向有一定的夾角。而且相鄰層二氧化鈦載體的取向相反。這樣的排列一方面增加了二氧化鈦的面積，另一方面，使空氣的流動產(chǎn)生渦流，以增強(qiáng)滅菌效果。
7)在最后一級，使用了催化劑徹底分解剩余的臭氧。
權(quán)利要求
1.一種高效無污染的空氣消毒裝置，其特征在于該裝置由箱體(1)、進(jìn)風(fēng)口(2)、風(fēng)機(jī)(3)、紫外線燈管(4)、涂有二氧化鈦的載體(5)、臭氧分解過濾片(6)、出風(fēng)口(7)所組成，進(jìn)風(fēng)口(2)位于箱體(1)的一端，出風(fēng)口(7)位于箱體(1)的另一端，在進(jìn)風(fēng)口(2)的一端的箱體(1)內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)(3)，在出風(fēng)口(7)的一端設(shè)有臭氧分解過濾片(6)，在風(fēng)機(jī)(3)與臭氧分解過濾片(6)之間的箱體(1)內(nèi)，相間隔的設(shè)有多排紫外線燈管(4)和涂有二氧化鈦的載體(5)，組成臭氧發(fā)生裝置部分(A)、臭氧光分解裝置部分(B)、光催化分解裝置部分(C)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置，其特征在于每排涂有二氧化鈦的載體(5)由多塊斜向設(shè)置的涂有二氧化鈦的載體組成，且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體(5)的傾斜方向相反，載體(5)為玻璃片，玻璃纖維，多孔陶瓷，蜂窩陶瓷，金屬網(wǎng)等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置，其特征在于進(jìn)風(fēng)口(2)處的臭氧發(fā)生裝置部分(A)的紫外線燈管(4)是中心波長小于200nm的紫外線燈管，臭氧光分解裝置部分(B)是中心波長為220nm--300nm的紫外線燈管，光催化分解裝置部分(C)是中心波長為300--400nm的紫外線燈管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置，其特征在于臭氧分解過濾片(6)是涂有二氧化鈦的過濾網(wǎng)。
5.一種高效無污染的空氣消毒方法，其特征在于消毒的方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進(jìn)行空氣中病毒和細(xì)菌的殺滅，即首先用中心波長小于200nm的紫外線燈管照射空氣產(chǎn)生臭氧；再用中心波長為220nm至300nm的紫外線燈管照射空氣，使臭氧發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，生成氧化能力很強(qiáng)的HO自由基；然后再用中心波長為300至400nm的紫外線燈管照射二氧化鈦，使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應(yīng)生成具有極強(qiáng)氧化能力的O自由基和HO自由基，分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細(xì)菌。
全文摘要
高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法是一種通過臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用高效率地殺滅空氣中的病毒和細(xì)菌的方法。該裝置進(jìn)風(fēng)口2位于箱體1的一端，出風(fēng)口7位于箱體的另一端，在進(jìn)風(fēng)口的一端的箱體內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)3，在出風(fēng)口的一端設(shè)有臭氧分解過濾片6，在風(fēng)機(jī)與臭氧分解過濾片之間的箱體內(nèi)，相間隔的設(shè)有多排紫外線燈管4和涂有二氧化鈦的載體5，組成臭氧發(fā)生裝置部分A、臭氧光分解裝置部分B、光催化分解裝置部分C。方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進(jìn)行空氣中病毒和細(xì)菌的殺滅，然后分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細(xì)菌。具有高效動態(tài)殺滅病毒和細(xì)菌的功能，而且使用方便，不對環(huán)境產(chǎn)生污染等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B01D53/34GK1486746SQ0313183
公開日2004年4月7日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月10日
發(fā)明者顧忠澤, 張宏, 陸祖宏 申請人:東南大學(xué)