專利名稱：有害物質(zhì)去除裝置及使用其進(jìn)行空氣凈化的空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分解、去除被循環(huán)水捕集的有害氣體成分的有害物質(zhì)去除裝置及使用其進(jìn)行空氣凈化的空氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
作為對(duì)空氣中的有害氣體成分，例如揮發(fā)性有機(jī)化合物(例如甲醛和乙醛)、氮氧化合物進(jìn)行凈化的凈化裝置，公知有使用了氣液接觸器的空氣凈化裝置。在使用了該氣液接觸器的空氣凈化裝置中，將作為處理對(duì)象的空氣吹向有水在循環(huán)的過濾器等氣液接觸器，使空氣中所含有的有害氣體成分溶解于該循環(huán)水中。此外，溶解有有害氣體成分的循環(huán)水若其所溶解的氣體的濃度增高，則其氣體的捕集效率降低，因此，要定期進(jìn)行循環(huán)水的更換，或者對(duì)溶解于循環(huán)水中的溶解氣體成分進(jìn)行化學(xué)分解。采用定期地更換循環(huán)水的方法，維護(hù)作業(yè)性繁瑣，在更換循環(huán)水時(shí)，需要暫時(shí)中止裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，由于使用水量增加，導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)成本上升；而且當(dāng)處理有害氣體成分含量高的空氣時(shí)，循環(huán)水的氣體捕集效率會(huì)迅速降低。因此，在專利文獻(xiàn)1中，對(duì)溶解有該有害氣體成分的循環(huán)水照射紫外線，由此對(duì)作為有害氣體成分的有機(jī)化合物進(jìn)行分解處理。可是，在專利文獻(xiàn)1所記載的有害氣體成分的分解方法中，為了切實(shí)地分解處理被循環(huán)水捕集的甲醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物，需要大功率的紫外線照射，存在能量轉(zhuǎn)換效率差這樣的問題。此外，裝置本身大型化、生產(chǎn)成本上漲等問題也是不可否認(rèn)的。此外，在利用紫外線的照射來氧化分解、處理揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，在處理期間會(huì)生成例如乙醛等易揮發(fā)性有機(jī)化合物。因此，在紫外線照射的氧化分解處理不足的情況下， 在該易揮發(fā)性有機(jī)化合物等中間產(chǎn)物與循環(huán)水一起到達(dá)氣液接觸器時(shí)，存在被再次排放到空氣中的問題。另一方面，在專利文獻(xiàn)2中，除采用普通紫外光線和光催化劑結(jié)合處理水和空氣中的有害物質(zhì)外，還使用185nm的真空紫外光線，利用185nm真空紫外線和光催化劑之間的耦合作用對(duì)水中的有機(jī)化合物進(jìn)行分解處理。專利文獻(xiàn)1 日本特開2005-313094號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 中國專利第ZL03149785. 3號(hào)說明書

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以往的技術(shù)課題而做出的，目的在于提供一種能夠高效率地氧化分解、處理被循環(huán)水捕集的有害氣體成分，能夠顯著地降低有害中間產(chǎn)物生成的有害物質(zhì)去除裝置及使用該裝置的空氣凈化裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置的特征在于，其包括筒狀的容器主體；筒狀的分隔體，其配置在上述容器主體的內(nèi)側(cè)，在該筒狀的分隔體的內(nèi)側(cè)構(gòu)成有氣室，并且該筒狀的分隔體具有紫外線透過性；紫外線照射部件，其設(shè)于上述分隔體內(nèi)側(cè)的氣室內(nèi)；載體負(fù)載型光催化劑，其填充在容器主體和分隔體之間，該有害物質(zhì)去除裝置使能夠捕集有害氣體成分的循環(huán)水經(jīng)由容器主體和分隔體之間循環(huán)流動(dòng)。本發(fā)明的技術(shù)方案2以上述技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，在上述容器主體和上述分隔體之間構(gòu)成填充有上述載體負(fù)載型光催化劑的流動(dòng)床。本發(fā)明的技術(shù)方案3以上述各技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括用于將空氣導(dǎo)入到上述氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)入部件。本發(fā)明的技術(shù)方案4以上述各技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括用于將氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)出到上述容器主體和上述分隔體之間而進(jìn)行曝氣的曝氣部件。本發(fā)明的技術(shù)方案5以上述技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括助氧化劑供給部件，其用于向上述容器主體和上述分隔體之間供給助氧化劑；助氧化劑供給量調(diào)整部件，其用于調(diào)整從該助氧化劑供給部件供給的助氧化劑的供給量。本發(fā)明的技術(shù)方案6以上述技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，上述助氧化劑是過硫酸鹽。本發(fā)明的技術(shù)方案7以上述各技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，上述載體負(fù)載型光催化劑是氧化鈦和鈦的合金、釕和氧化鈦的合金、金和氧化鈦的合金或金和釕和氧化鈦的
I=I 巫 O本發(fā)明的技術(shù)方案8以上述各技術(shù)方案為基礎(chǔ)，其特征在于，上述載體負(fù)載型光催化劑的體積是容器主體和分隔體之間的體積的 40%。本發(fā)明的技術(shù)方案9是一種空氣凈化裝置，其特征在于，該空氣凈化裝置包括技術(shù)方案1 技術(shù)方案8中任一項(xiàng)所述的有害物質(zhì)去除裝置；使含有有害氣體成分的被處理空氣與循環(huán)水接觸的氣液接觸部件。采用本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置，通過使該有害物質(zhì)去除裝置包括筒狀的容器主體；筒狀的分隔體，其配置在上述容器主體的內(nèi)側(cè)，在筒狀的分隔體的內(nèi)側(cè)構(gòu)成有氣室， 并且該筒狀的分隔體具有紫外線透過性；紫外線照射部件，其設(shè)于該分隔體內(nèi)側(cè)的氣室內(nèi)； 載體負(fù)載型光催化劑，其填充在上述容器主體和上述分隔體之間，該有害物質(zhì)去除裝置使能夠捕集有害氣體成分的循環(huán)水流經(jīng)容器主體和分隔體之間從而使填充在上述容器主體和上述分隔體之間的載體負(fù)載型光催化劑被透過分隔體的、來自紫外線照射部件的紫外線激發(fā)，由此能夠?qū)Ρ还┙o到容器主體和分隔體之間的循環(huán)水中所捕獲的有害氣體成分進(jìn)行分解處理。采用本發(fā)明的技術(shù)方案2，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還在容器主體和分隔體之間構(gòu)成填充有上述載體負(fù)載型光催化劑的流動(dòng)床，因此，能夠利用所供給的循環(huán)水使被填充于該容器主體和分隔體之間的載體負(fù)載型光催化劑流動(dòng)，能夠利用被激發(fā)的載體負(fù)載型光催化劑高效率地處理循環(huán)水中所捕獲的有害氣體成分。采用本發(fā)明的技術(shù)方案3，在上述各技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，通過設(shè)置用于將空氣導(dǎo)入到氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)入部件，能夠利用紫外線照射部件將導(dǎo)入到氣室內(nèi)的空氣臭氧化，能夠利用如技術(shù)方案4所述的用于將氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)出到容器主體和分隔體之間而進(jìn)行曝氣的曝氣部件，將在該氣室內(nèi)被臭氧化了的含有臭氧的空氣在容器主體和分隔體之間曝氣。這樣，含有臭氧的空氣被通入到容器主體和分隔體之間，因此，即使是低功率的低壓紫外線燈，也能夠高效率地激發(fā)光催化劑，高效率地分解處理有害氣體成分和分解時(shí)所產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。采用本發(fā)明的技術(shù)方案5，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括助氧化劑供給部件，其用于向容器主體和分隔體之間供給助氧化劑；助氧化劑供給量調(diào)整部件，其用于調(diào)整從該助氧化劑供給部件供給的助氧化劑的供給量，所以能夠?qū)⒁?guī)定量的助氧化劑供給到容器主體和分隔體之間。此時(shí)，能夠利用助氧化劑供給量調(diào)整部件將微量的助氧化劑供給到容器主體和分隔體之間，由此，能夠利用該助氧化劑的存在來進(jìn)一步提高由容器主體和分隔體之間的光催化劑帶來的分解處理有機(jī)化合物的效率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案6，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，助氧化劑是過硫酸鹽，所以能夠利用容易得到的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，即使是在處理后的循環(huán)水被排放到大氣中的情況下，因?yàn)槭俏⒘康倪^硫酸鹽，所以能避免對(duì)人體的不良影響。采用本發(fā)明的技術(shù)方案7，在上述各技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，上述載體負(fù)載型光催化劑是氧化鈦和鈦的合金、釕和氧化鈦的合金、金和氧化鈦的合金或金和釕和氧化鈦的合金，所以載體負(fù)載型光催化劑通過紫外線的照射容易被激發(fā)，能夠有效地分解處理如上所述地被導(dǎo)入到容器主體和分隔體之間的循環(huán)水中所含有的有害氣體等有機(jī)化合物。采用本發(fā)明的技術(shù)方案8，在上述各技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，載體負(fù)載型光催化劑的體積是容器主體和分隔體之間的體積的 40%，所以能夠確保利用向容器本體和分隔體之間送出循環(huán)水產(chǎn)生的載體負(fù)載型光催化劑的流動(dòng)性，能夠提高載體負(fù)載型光催化劑與循環(huán)水中所含有的有害氣體等有機(jī)化合物的接觸效率。采用本發(fā)明的技術(shù)方案9的空氣凈化裝置，通過包括技術(shù)方案1 技術(shù)方案8中任一項(xiàng)所述的有害物質(zhì)去除裝置和使含有有害氣體成分的被處理空氣與循環(huán)水接觸的氣液接觸部件，能使通過氣液接觸部件同被處理空氣接觸的循環(huán)水中包含的有害物質(zhì)高效分解，能夠有效地消除有害氣體成分和/或防止中間產(chǎn)物在該氣液接觸部件中被再次排放到大氣中的問題。由此，除了向循環(huán)水補(bǔ)給箱補(bǔ)充水之外，無需進(jìn)行循環(huán)水的更換維護(hù)等，能夠通過使被處理空氣與循環(huán)水相接觸而使有害氣體等有機(jī)化合物溶解于循環(huán)水中，進(jìn)而對(duì)溶解于該循環(huán)水中的有害氣體等有機(jī)化合物進(jìn)行分解處理。


圖1是空氣凈化裝置的概略構(gòu)成圖。
圖2是反應(yīng)容器的立體圖。
圖3是反應(yīng)容器的剖視圖。
圖4是反應(yīng)容器的上部蓋的立體圖。
圖5是上部蓋和容器主體的后下方立體圖。
圖6是反應(yīng)容器的下部蓋的立體圖。
圖7是下部蓋和分隔體的后上方立體圖。
圖8是表示空氣的流動(dòng)的反應(yīng)容器的剖視圖。
圖9是表示被導(dǎo)入到流動(dòng)床內(nèi)的空氣的流動(dòng)的反應(yīng)容器的剖視圖。
圖10是表示循環(huán)水的流動(dòng)的反應(yīng)容器的剖視圖。圖11是說明了甲醛的分解處理效果的圖。圖12是說明了由助氧化劑的添加帶來的甲醛的分解處理效果的圖。圖13是說明了甲醛的分解處理效果相對(duì)于助氧化劑的添加濃度的圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置1是對(duì)被循環(huán)水捕集的有害氣體成分、例如甲醛和乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行分解處理的裝置。在本實(shí)施例中，以將有害物質(zhì)去除裝置1用于空氣凈化裝置W為例進(jìn)行說明。圖1是包括本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置1的一實(shí)施例的空氣凈化裝置W的概略構(gòu)成圖。實(shí)施例的空氣凈化裝置W是將室內(nèi)作為被處理空間、對(duì)該空間內(nèi)的氣體(空氣、被處理空氣)進(jìn)行處理的裝置。本實(shí)施例的空氣凈化裝置W由氣液接觸部10和本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置1等構(gòu)成。氣液接觸部10是用于使被處理空間內(nèi)的氣體(以下稱為被處理空氣)和有害物質(zhì)去除裝置1的循環(huán)水相接觸的氣液接觸部件，在本實(shí)施例中，作為一例，氣液接觸部10由具有蜂窩構(gòu)造的過濾構(gòu)件構(gòu)成。但是氣液接觸部10的構(gòu)成方式不限于本例所說的蜂窩構(gòu)造的過濾構(gòu)件。在氣液接觸部10的一側(cè)設(shè)置有未圖示的風(fēng)扇，該風(fēng)扇用于使被處理空間內(nèi)的被處理空氣通過該氣液接觸部10。通過風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，使被處理空氣通過該氣液接觸部10，于是使被處理空氣與循環(huán)水相接觸。在上述氣液接觸部10中與被處理空氣相接觸的液體是在有害物質(zhì)去除裝置1中被分解去除了有害氣體成分后的循環(huán)水。在本實(shí)施例中，通過使被處理空氣中的可溶于水的有害氣體成分，例如甲醛、乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物、氮氧化合物等化學(xué)物質(zhì)在該氣液接觸部10中與循環(huán)水高效率地相接觸，而使有害氣體成分溶解于該循環(huán)水中而被捕集。該循環(huán)水由于持續(xù)吸收這樣的有害氣體成分，因而使循環(huán)水中的有害氣體成分濃度逐漸上升， 隨著其濃度上升，氣體的捕集效率降低，但在本實(shí)施例中，利用有害物質(zhì)去除裝置1對(duì)循環(huán)水進(jìn)行處理，能顯著地抑制有害氣體成分濃度的上升，能維持氣液接觸部10的氣體捕集效率。另外，該有害物質(zhì)去除裝置1的具體構(gòu)造將在后面進(jìn)行說明。而且，在該氣液接觸部10的下方配設(shè)有用于容納通過了氣液接觸部10的循環(huán)水的循環(huán)水槽11，在該循環(huán)水槽11上連接有配管13，在該配管13上設(shè)有循環(huán)水泵12。另外， 在該循環(huán)水槽11上連接有用于對(duì)有害物質(zhì)去除裝置1的循環(huán)水路徑和由氣液接觸部10、該循環(huán)水槽11所構(gòu)成的一連串的循環(huán)水路徑內(nèi)的循環(huán)水的水量進(jìn)行調(diào)整的水量調(diào)節(jié)器14， 在該水量調(diào)節(jié)器14上連接有循環(huán)水補(bǔ)給箱15。由此，能夠?qū)⒅饕跉庖航佑|部10中由于蒸發(fā)而減少的該循環(huán)水路徑內(nèi)的循環(huán)水的水量維持恒定。下面，參照上述圖1以及圖2 圖7說明本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置1。圖2是表示反應(yīng)容器20的立體圖，圖3是表示反應(yīng)容器20的剖視圖，圖4是表示反應(yīng)容器20的上部蓋21的立體圖，圖5是表示上部蓋21和容器主體23的后下方立體圖，圖6是表示反應(yīng)容器20的下部蓋22的立體圖，圖7是表示下部蓋22和分隔體M的后上方立體圖。有害物質(zhì)去除裝置1包括反應(yīng)容器20 ；用于將空氣(外部氣體)導(dǎo)入到該反應(yīng)容器20內(nèi)的空氣泵(空氣導(dǎo)入部件)38 ；對(duì)反應(yīng)容器20供給助氧化劑的助氧化劑注入泵4;助氧化劑箱3。反應(yīng)容器20包括筒狀的由耐壓鋼-例如不銹鋼所構(gòu)成的容器主體23 ；開閉自由的封閉該容器主體23的上表面開口的上部蓋21 ；開閉自由的封閉容器主體23的下表面開口的下部蓋22。而且，在該容器主體23內(nèi)以與之成同心圓狀地配設(shè)有筒狀的分隔體M。分隔體M由具有紫外線透過性的玻璃管構(gòu)成，配設(shè)為與容器主體23的內(nèi)壁面之間隔有規(guī)定間隔的狀態(tài)。在上部蓋21和下部蓋22的內(nèi)表面不僅形成有氣密地與容器主體 23的上端面和下端面相接的容器主體用槽21A、22A，并且形成有氣密地與分隔體M的上端面和下端面相接的分隔體用槽21B、22B。另外，也可以在各蓋21、22與容器主體23之間或各蓋21、22與分隔體M之間夾設(shè)0型密封圈等密封件27。此外，由該分隔體M和上部蓋21、下部蓋22所圍成的空間形成氣室沈，此外，在容器主體23和分隔體M之間、即在由分隔體M、容器主體23、上部蓋21、下部蓋22所圍成的空間內(nèi)形成有流動(dòng)床25。在本實(shí)施例中，流動(dòng)床25的體積和氣室沈的體積的比率優(yōu)選為 5 1 30 1。此外，在形成于容器主體23和分隔體對(duì)之間的流動(dòng)床25中填充有光催化劑(載體負(fù)載型光催化劑)2，該光催化劑2負(fù)載于載體的表面上。在本實(shí)施例中，采用活性炭作為載體，采用氧化鈦和鈦的合金、釕和氧化鈦的合金、金和氧化鈦的合金或金和釕和氧化鈦的合金作為光催化劑。除此以外，也可以采用具有光催化活性的氧化鈦合金的粉末，也可以采用銥和白金的合金。另外，載體不限于此，也可以是沸石或金屬薄片等。此外，光催化劑只要是能夠通過吸收紫外線、可見光線而被激發(fā)活性化的物質(zhì)即可，并不限定于上述物質(zhì)。此外，在本實(shí)施例中，使載體負(fù)載型光催化劑2的體積在流動(dòng)床25的體積的 40%的范圍內(nèi)，將載體負(fù)載型光催化劑2填充到該流動(dòng)床25內(nèi)。另外，在本實(shí)施例中，作為一個(gè)例子，在容器主體23和分隔體M之間形成流動(dòng)床 25，但不限于此，例如也可以形成固定床。固定床可以是在網(wǎng)眼類型的鈦金屬網(wǎng)上負(fù)載光催化劑而成的構(gòu)件，或是在流動(dòng)床25內(nèi)填充包括光催化劑的粒徑較大的粒子而成的構(gòu)件，或是由涂有光催化劑的金屬鈦板或涂有光催化劑的金屬鈦塊構(gòu)成的構(gòu)件。在這種情況下，優(yōu)選對(duì)筒狀的容器主體23的內(nèi)側(cè)的整個(gè)面進(jìn)行加工使其進(jìn)行漫反射，或另行設(shè)置一層漫反射層。即，在單純地為固定床的情況下，光催化劑只在與紫外線照射部件相對(duì)的面上被激發(fā)活化，因此，在其相反側(cè)(背面?zhèn)?即遠(yuǎn)離紫外線照射部件的一側(cè)不被激發(fā)活化。但是，通過這樣地在筒狀的容器主體的內(nèi)側(cè)實(shí)施使其進(jìn)行漫反射那樣的加工或設(shè)置漫反射層，能夠提高光催化劑整體的激發(fā)活化的效率。此外，在下部蓋22的與氣室沈相對(duì)應(yīng)的位置形成有未圖示的氣室連通用開口，該開口被氣室下表面蓋四開閉自由地封閉。在該氣室下表面蓋四上設(shè)有沿氣室沈延伸的紫外線照射燈(紫外線照射部件)30。在本實(shí)施例中，采用的是能夠通過將空氣中的氧臭氧化而生成臭氧的、所照射的紫外線的波長為185nm的紫外線照射燈。通過將該氣室下表面蓋四安裝到下部蓋22上，紫外線照射燈30被配置在分隔體 M內(nèi)的氣室沈中。另外，在本實(shí)施例中，紫外線照射燈30和分隔體對(duì)之間的距離為Imm 10mm。圖中附圖標(biāo)記31表示紫外線照射燈30的位于氣室沈內(nèi)的端子，附圖標(biāo)記32表示紫外線照射燈30的位于氣室下表面蓋四側(cè)的供電用端子，附圖標(biāo)記33表示該紫外線照射燈30的電線，附圖標(biāo)記34表示紫外線照射燈30的固定基座。
另一方面，在上部蓋21的與氣室沈相對(duì)應(yīng)的位置形成有未圖示的氣室連通用開口，該開口被氣室上表面蓋觀開閉自由地封閉。在該氣室上表面蓋觀上分別形成有空氣 (外部氣體)導(dǎo)入口 28A和空氣(外部氣體)排出口 ^B。在空氣導(dǎo)入口 28A插入有空氣導(dǎo)入管36，并且在空氣排出口 28B上連接有空氣排出管37。空氣導(dǎo)入管36的氣室沈內(nèi)側(cè)的端部位于下部蓋22的附近，并在該處開口，并且在氣室沈外側(cè)設(shè)有用于將外部氣體送入到氣室沈內(nèi)的空氣泵(外部氣體導(dǎo)入用空氣泵)38和除塵用過濾器39 (參照?qǐng)D1)。另外，上述空氣泵38、除塵用過濾器39、空氣導(dǎo)入管 36都構(gòu)成向氣室沈內(nèi)導(dǎo)入空氣的空氣導(dǎo)入部件。此外，在上部蓋21的與流動(dòng)床25相對(duì)應(yīng)的位置形成有兩個(gè)(多個(gè))未圖示的流動(dòng)床連通用開口，且該兩個(gè)流動(dòng)床連通用開口位于隔著氣室上表面蓋觀彼此大致相對(duì)的位置，一個(gè)流動(dòng)床連通用開口被空氣導(dǎo)入用蓋40開閉自由地封閉。在該空氣導(dǎo)入用蓋40 上形成有空氣導(dǎo)入口 40A，在該空氣導(dǎo)入口 40A中插入有空氣導(dǎo)入管41。位于流動(dòng)床25外的空氣導(dǎo)入管41的端部通過連結(jié)螺母43和與上述氣室沈相連通的空氣排出管37的端部裝卸自由地相連接。在空氣導(dǎo)入管41的位于流動(dòng)床25內(nèi)的端部一體地形成有與該空氣導(dǎo)入管41相連通的大致環(huán)狀的曝氣管42，該大致環(huán)狀的曝氣管42位于分隔體M和容器主體23之間且形成為圍繞該分隔體M。在該曝氣管42上隔有規(guī)定間隔地形成有多個(gè)噴出孔42A?？諝鈱?dǎo)入管41和曝氣管42構(gòu)成曝氣部件。此外，另一個(gè)流動(dòng)床連通用開口被內(nèi)置有過濾器46的排出側(cè)蓋47開閉自由地封閉。在該排出側(cè)蓋47上連接有排出管45。如圖1所示，該排出管45與氣液分離裝置48相連接，被氣液分離裝置48分離出來的氣體被排放到大氣中，被氣液分離裝置48分離出來的液體即循環(huán)水經(jīng)過配管49被供給到構(gòu)成上述空氣凈化裝置W的氣液接觸部10。另一方面，在下部蓋22的與流動(dòng)床25相對(duì)應(yīng)的位置形成有流動(dòng)床連通用開口 52， 該流動(dòng)床連通用開口 52在水平面上位于隔著分隔體M與上述排出側(cè)蓋47大致相對(duì)的位置(參照?qǐng)D7)。該流動(dòng)床連通用開口 52被內(nèi)置有過濾器51的供水側(cè)蓋50開閉自由地封閉。在該供水側(cè)蓋50上連接有配管53，該配管53的一端與構(gòu)成上述空氣凈化裝置W的循環(huán)水泵12的排出側(cè)相連接。由此，由與循環(huán)水泵12的排出側(cè)相連接的配管53、流動(dòng)床連通用開口 52、流動(dòng)床25、形成于上部蓋21上的流動(dòng)床連通用開口、排出管45、氣液分離裝置 48形成有害物質(zhì)去除裝置1的一連串的循環(huán)水路徑。此外，在本實(shí)施例中，在位于流動(dòng)床25的供水側(cè)的配管53上連接有助氧化劑供給配管5，該助氧化劑供給配管5的一端與助氧化劑箱3相連接，且在助氧化劑供給配管5中設(shè)有作為助氧化劑供給量調(diào)整部件的助氧化劑注入泵4。在本實(shí)施例中，作為助氧化劑，例如采用過硫酸鈉等過硫酸鹽。具體地說，如后所述，優(yōu)選該過硫酸鹽的濃度在添加到流動(dòng)床 25的循環(huán)水中的狀態(tài)下為約0. 2g/L左右的稀薄濃度。此外，優(yōu)選助氧化劑注入泵4采用滴注控制用的精密泵(例如蠕動(dòng)型泵)。利用以上的構(gòu)成說明本實(shí)施例的空氣凈化裝置W的動(dòng)作。在本實(shí)施例的被處理空氣中例如含有甲醛、乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物(有害氣體成分)。首先，接通空氣凈化裝置 W的電源，則循環(huán)水泵12、空氣泵38、未圖示的風(fēng)扇開始運(yùn)轉(zhuǎn)，并且紫外線照射燈30被點(diǎn)亮。由此，循環(huán)水槽11內(nèi)的循環(huán)水被循環(huán)水泵12抽吸上來，經(jīng)由配管13、53被供給到反應(yīng)容器20的流動(dòng)床25內(nèi)。然后，通過了流動(dòng)床25內(nèi)的循環(huán)水經(jīng)由形成在上部蓋21上的流動(dòng)床連通用開口、排出管45、氣液分離裝置48、配管49被供給到氣液接觸部10。另外， 此時(shí)，利用配設(shè)在流動(dòng)床連通用開口內(nèi)的過濾器46、51阻止被填充于流動(dòng)床25內(nèi)的載體負(fù)載型光催化劑2從該流動(dòng)床25流出。由于風(fēng)扇開始起動(dòng)，因此，被該風(fēng)扇加速、吹出的來自被處理空間的空氣(被處理空氣)被通風(fēng)供給到氣液接觸部10。由此，在氣液接觸部10中，被處理空氣和循環(huán)水高效率地接觸，被處理空氣中所含有的可溶解于水的揮發(fā)性有機(jī)化合物(有害氣體成分)溶解于循環(huán)水中而被吸收。被吸收處理過有害氣體成分的被處理空氣被再次排放到被處理空間中。在氣液接觸部10中，吸收了揮發(fā)性有機(jī)化合物的循環(huán)水利用自重流動(dòng)到循環(huán)水槽11中。利用水量調(diào)節(jié)器14自循環(huán)水補(bǔ)給箱15向該循環(huán)水槽11中適當(dāng)補(bǔ)給由于蒸發(fā)而減少了的循環(huán)水。然后，容納在循環(huán)水槽11中的循環(huán)水在循環(huán)水泵12的作用下經(jīng)由配管 13、53被送出到反應(yīng)容器20的流動(dòng)床25。在此，參照?qǐng)D8 圖10，說明反應(yīng)容器20中的循環(huán)水和空氣的流動(dòng)。圖8是表示空氣的流動(dòng)的反應(yīng)容器20的剖視圖，圖9是表示被導(dǎo)入到流動(dòng)床25內(nèi)的空氣的流動(dòng)的反應(yīng)容器20的剖視圖，圖10是表示循環(huán)水的流動(dòng)的反應(yīng)容器20的剖視圖。利用空氣泵38以規(guī)定流量、例如相對(duì)于流動(dòng)床25的容積為0. 5L/min/L 3L/ min/L的流量向反應(yīng)容器20的氣室沈內(nèi)輸送外部氣體。通過設(shè)為該流量，能實(shí)現(xiàn)向流動(dòng)床 25內(nèi)穩(wěn)定地供給空氣。在氣室沈內(nèi)，紫外線照射燈30被點(diǎn)亮，從而被導(dǎo)入到該氣室沈內(nèi)的外部氣體所含有的氧被臭氧化而生成臭氧。由于空氣導(dǎo)入管36在下部蓋22附近開口， 因此，在氣室沈內(nèi)的距氣室連通用開口最遠(yuǎn)的位置向氣室沈?qū)胪獠繗怏w(圖8參照)。而且，外部氣體在從氣室沈到達(dá)氣室連通用開口的過程中被高效率地臭氧化。然后，從氣室沈內(nèi)導(dǎo)出到空氣排出管37的含有臭氧的空氣經(jīng)由空氣導(dǎo)入管41到達(dá)配置在流動(dòng)床25內(nèi)的曝氣管42。含有臭氧的空氣被自形成于曝氣管42上的噴出孔42A向流動(dòng)床 25內(nèi)曝氣(參照?qǐng)D9)。在該流動(dòng)床25中填充有活性炭負(fù)載的光催化劑(載體負(fù)載型光催化劑)2，并且， 利用紫外線照射燈30從位于大致中央的具有紫外線透過性的由玻璃管構(gòu)成的分隔體M內(nèi)對(duì)該光催化劑2照射紫外線。由此，光催化劑2被激發(fā)活化。因此，被送出到流動(dòng)床25內(nèi)的循環(huán)水中所含有的揮發(fā)性有機(jī)化合物在該被激發(fā)活化了的光催化劑2的氧化還原作用下被分解處理(參照?qǐng)D10)。此時(shí)，在紫外線照射燈30的作用下臭氧化了的空氣在流動(dòng)床25內(nèi)被曝氣，所以在被激發(fā)的光催化劑2的周圍存在足夠的作為氧化劑的臭氧，循環(huán)水中所含有的有機(jī)化合物、在本實(shí)施例中是甲醛、乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物被高效率地分解處理。特別是在本實(shí)施例中，在容器主體和分隔體之間構(gòu)成有流動(dòng)床25，因此，能夠利用所供給的循環(huán)水使填充于該容器主體和分隔體之間的載體負(fù)載型光催化劑流動(dòng)，能夠利用被激發(fā)的載體負(fù)載型光催化劑高效率地處理循環(huán)水中所含有的有害氣體成分即有機(jī)化合物。在此，參照?qǐng)D11的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明作為有害氣體的一例的甲醛的分解處理效果。 該實(shí)驗(yàn)條件是采用在活性炭上負(fù)載有氧化鈦和鈦的合金作為光催化劑，使紫外線照射燈30為10W。被供給到反應(yīng)容器20內(nèi)的循環(huán)水的流量為lL/min，以ang/h向被處理空氣供給甲在本實(shí)驗(yàn)中，為了比較，分別示出了對(duì)循環(huán)水進(jìn)行電解水處理的情況(圖中以 表示)、以上述條件對(duì)光催化劑照射紫外線的情況(圖中以□表示)、對(duì)光催化劑照射紫外線并且如上所述那樣進(jìn)行空氣循環(huán)而對(duì)流動(dòng)床25供給臭氧的情況(圖中以Δ表示)。另外，在空氣循環(huán)中，以0. 4L/min供給氧。由此，在1小時(shí)內(nèi)被供給aiig甲醛的被處理空間內(nèi)的空氣中，在一個(gè)小時(shí)后，在循環(huán)水被電解水處理的情況下，甲醛濃度降低到1. 25mg/L，在利用光催化劑處理循環(huán)水的情況和進(jìn)一步對(duì)流動(dòng)床25供給臭氧的情況下，甲醛濃度降低到1. lmg/L。由此可知，與由電解水進(jìn)行處理的情況相比，被循環(huán)水吸收的甲醛的處理效率在采用光催化劑進(jìn)行處理的情況下處理效率較高。這是因?yàn)槔霉獯呋瘎?duì)被循環(huán)水吸收的甲醛進(jìn)行分解處理的處理能力高于利用電解水對(duì)被循環(huán)水吸收的甲醛進(jìn)行分解處理的處理能力，從而能夠?qū)⒈谎h(huán)水吸收的甲醛濃度維持得較低，所以對(duì)與該循環(huán)水接觸的被處理空氣的甲醛的處理效率變高。在再經(jīng)過一定時(shí)間的情況下，該處理效率的差異變得更加顯著。此外，在對(duì)光催化劑照射紫外線并對(duì)該光催化劑的周圍供給被臭氧化的空氣的情況下，隨著時(shí)間流逝，被處理空氣的甲醛濃度變得更低。這是因?yàn)樵诒患ぐl(fā)的光催化劑的周圍供給有足夠的作為氧化劑的臭氧，從而能高效率地對(duì)循環(huán)水中所含有的有機(jī)化合物進(jìn)行分解處理。另外，甲醛濃度未降低到1. Omg/L以下是由于甲醛不斷地被補(bǔ)充到循環(huán)水中。由此，對(duì)于被供給到對(duì)光催化劑照射了紫外線的流動(dòng)床25內(nèi)的循環(huán)水，由于如本實(shí)施例這樣還將在氣室沈中被臭氧化了的空氣供給到流動(dòng)床25中，因而即使是使用低功率的低壓紫外線燈30也能高效率地激發(fā)光催化劑，對(duì)于溶解于該循環(huán)水中的甲醛、乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物，也能高效率地分解處理其有害氣體成分和分解時(shí)產(chǎn)生的中間產(chǎn)物。而且，在本實(shí)施例中，利用助氧化劑注入泵4自助氧化劑箱3將規(guī)定量例如循環(huán)水的助氧化劑濃度是0.2%左右的量(微量)的助氧化劑(在此是過硫酸鈉)與循環(huán)水一起添加到反應(yīng)容器20的流動(dòng)床25中。在此，參照?qǐng)D12的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明添加助氧化劑對(duì)作為有害氣體的一例的甲醛的分解處理效果。該實(shí)驗(yàn)條件是在活性炭上負(fù)載氧化鈦和鈦的合金以作為光催化劑，使紫外線照射燈30為185nm、10W。被供給到反應(yīng)容器20中的循環(huán)水為300mL，且甲醛濃度為IOmg/ L，以0. 4L/min向氣室26內(nèi)供給空氣。在本實(shí)驗(yàn)中，分別示出了不添加助氧化劑的情況(圖中以 表示)和以0.2g/L添加了助氧化劑(過硫酸鹽)的情況(圖中以▲表示)。由此，在不添加助氧化劑的情況下，在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)濃度為10mg/L左右的甲醛逐漸減少，經(jīng)過20分鐘后，降低到3. 2mg/L左右。對(duì)此，在添加了助氧化劑的情況下，在經(jīng)過了 5分鐘的時(shí)刻，甲醛濃度降低到4. 2mg/L左右，在經(jīng)過了 10分鐘的時(shí)刻，甲醛濃度降低到 1. 5mg/L左右。然后，20分鐘后幾乎所有的甲醛被分解處理。這樣，如本實(shí)施例所述，通過對(duì)反應(yīng)容器20的流動(dòng)床25添加助氧化劑，能夠更顯著地提高流動(dòng)床25中的光催化劑分解處理有機(jī)化合物的效率和分解處理隨著該分解處理所生成的中間產(chǎn)物的效率。除了上述實(shí)驗(yàn)之外，參照?qǐng)D13的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說明助氧化劑的添加濃度對(duì)作為有害氣體的一例的甲醛的分解處理效果。該實(shí)驗(yàn)條件是在活性炭上負(fù)載氧化鈦和鈦的合金以作為光催化劑，使紫外線照射燈30為185nm、10W。被供給到反應(yīng)容器20內(nèi)的循環(huán)水的流量為 lL/min,以12. 5mg/h向被處理空氣中供給甲醛。在本實(shí)驗(yàn)中，使被添加到該循環(huán)水中的助氧化劑、在此為過硫酸鈉的濃度變化。圖 13中分別示出了不添加助氧化劑的情況(圖中以X表示)、助氧化劑的濃度是0. 2g/L的情況(圖中以 表示)、助氧化劑的濃度是0. 5g/L的情況(圖中以※表示)、助氧化劑的濃度是1. Og/L的情況(圖中以■表示)、助氧化劑的濃度是1. 2g/L的情況(圖中以▲表示)。另外，在這種情況下，不進(jìn)行上述那樣的空氣循環(huán)。由此，就在1小時(shí)內(nèi)供給有12. 5mg的甲醛的被處理空間內(nèi)的空氣而言，在30分鐘后，在不添加助氧化劑的情況下，循環(huán)水中的甲醛濃度降低到5. 5mg/L左右，在助氧化劑的濃度是0. 2g/L的情況下，甲醛濃度降低到3. Omg/L左右，在助氧化劑的濃度是0. 5g/L的情況下，甲醛濃度降低到1. 4mg/L左右，在助氧化劑濃度是1. Og/L和1. 2g/L的情況下，幾乎所有的甲醛都被分解處理。由此可知，助氧化劑的濃度越高，甲醛的分解處理能力越強(qiáng)。此外可知，與不添加助氧化劑的情況相比，即使是例如0. 2g/L的濃度等的稀薄濃度，也能夠有效地提高甲醛的分解處理能力。因此，在助氧化劑箱3中預(yù)先儲(chǔ)存有低濃度的助氧化劑，并且能夠利用助氧化劑注入泵4向流入到流動(dòng)床25中的循環(huán)水每次微量地添加濃度低的助氧化劑，從而提高使用者操作助氧化劑的安全性，還能顯著地降低補(bǔ)充助氧化劑和更換箱的作業(yè)，因此，能提高維護(hù)作業(yè)性。由此，能實(shí)現(xiàn)安全使用。此外，在本實(shí)施例中，作為助氧化劑采用了過硫酸鹽，因此，能夠利用容易得到的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，即使是處理后的循環(huán)水被排放到大氣中的情況下，因?yàn)槭俏⒘康倪^硫酸鹽，也能避免對(duì)人體的不良影響。而且，在本實(shí)施例中，填充于流動(dòng)床25內(nèi)的載體負(fù)載型光催化劑2如上所述那樣為該流動(dòng)床25的體積的 40%，所以能夠確保由向流動(dòng)床25送出的循環(huán)水帶來的載體負(fù)載型光催化劑2的流動(dòng)性。由此，能夠謀求提高載體負(fù)載型光催化劑2與循環(huán)水所含有的有害氣體等有機(jī)化合物的接觸效率。此外，在本實(shí)施例中，從紫外線照射燈30到分隔體M之間的距離為Imm 10mm， 因此能使從紫外線照射燈30到流動(dòng)床25之間的距離更近，能確保導(dǎo)入到氣室沈內(nèi)的外部氣體被紫外線照射燈30臭氧化過的空氣向流動(dòng)床25內(nèi)的供給，并且能提高透過了分隔體 24的紫外線對(duì)流動(dòng)床25內(nèi)的載體負(fù)載型光催化劑2的紫外線照射效率。這樣，在循環(huán)水通過反應(yīng)容器20的流動(dòng)床25的過程中，被該循環(huán)水吸收的甲醛、 乙醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物被分解處理，并且在該分解處理時(shí)生成的中間生成物也被分解處理。而且，分解處理后的循環(huán)水和流動(dòng)床25內(nèi)的氣體被從形成在上部蓋21上的流動(dòng)床連通用開口送出到排出管45，經(jīng)過該排出管45到達(dá)氣液分離裝置48。在該氣液分離裝置48中，與循環(huán)水一起流出的氣體被從循環(huán)水中分離出來而排放到大氣中，循環(huán)水經(jīng)過配管49被供給到氣液接觸部10。該循環(huán)水再次與被處理空氣高效率地接觸，可溶于水的有害氣體成分(揮發(fā)性有機(jī)化合物)被吸收。
采用本實(shí)施例，被供給到空氣凈化裝置W的氣液接觸部10的循環(huán)水能夠利用有害物質(zhì)去除裝置1從循環(huán)水中分解去除含有中間產(chǎn)物的有害的有機(jī)化合物，所以能夠?qū)⑷芙庥谠撗h(huán)水中的有機(jī)化合物的濃度維持為低濃度。因此，除了對(duì)循環(huán)水補(bǔ)給箱補(bǔ)充水之外，不需要進(jìn)行更換該循環(huán)水等維護(hù)作業(yè)性， 能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)使用同一循環(huán)水以高的捕集效率去除處理被處理空氣中所含有的有害氣體。 此外，本發(fā)明的有害物質(zhì)去除裝置1也能利用被紫外線激發(fā)活性化了的光催化劑2以及供給到該光催化劑2周圍的臭氧、助氧化劑分解去除容易揮發(fā)的、低分子量的中間生成物。因此，在氣液分離器48中，能夠消除有害氣體、與有害氣體相關(guān)的中間產(chǎn)物被再次排放到大氣中的問題。而且，采用本實(shí)施例，能夠通過供給臭氧、助氧化劑使光催化劑發(fā)揮較高的分解處理能力，所以能抑制紫外線照射燈30的功率，能實(shí)現(xiàn)裝置整體的小型化。此外，能通過使用對(duì)光催化劑2照射紫外線的紫外線照射燈30來產(chǎn)生被供給到流動(dòng)床25的臭氧，所以無需設(shè)置用于生成臭氧的部件。
權(quán)利要求
1.一種有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括筒狀的容器主體；筒狀的分隔體，其配置在上述容器主體的內(nèi)側(cè)，在該筒狀的分隔體的內(nèi)側(cè)構(gòu)成氣室，并且該筒狀的分隔體具有紫外線透過性；紫外線照射部件，其設(shè)于該分隔體內(nèi)側(cè)的氣室內(nèi)；載體負(fù)載型光催化劑，其填充在上述容器主體和分隔體之間，該有害物質(zhì)去除裝置使能夠捕集有害氣體成分的循環(huán)水經(jīng)由上述容器主體和上述分隔體之間循環(huán)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，在上述容器主體和上述分隔體之間構(gòu)成填充有上述載體負(fù)載型光催化劑的流動(dòng)床。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括用于將空氣導(dǎo)入到上述氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)入部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括用于將上述氣室內(nèi)的空氣導(dǎo)出到上述容器主體和上述分隔體之間而進(jìn)行曝氣的曝氣部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，該有害物質(zhì)去除裝置包括助氧化劑供給部件，其用于向上述容器主體和分隔體之間供給助氧化劑；助氧化劑供給量調(diào)整部件，其用于調(diào)整從上述助氧化劑供給部件供給的助氧化劑的供給量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，上述助氧化劑是過硫酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，上述載體負(fù)載型光催化劑是氧化鈦和鈦的合金、釕和氧化鈦的合金、金和氧化鈦的合金或金和釕和氧化鈦的合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有害物質(zhì)去除裝置，其特征在于，上述載體負(fù)載型光催化劑的體積是上述容器主體和分隔體之間的體積的 40%。
9.一種空氣凈化裝置，其特征在于，該空氣凈化裝置包括權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的有害物質(zhì)去除裝置；使含有有害氣體成分的被處理空氣與上述循環(huán)水接觸的氣液接觸部件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠高效率地氧化分解、處理被循環(huán)水捕集的有害氣體成分、能夠顯著地降低有害氣體成分分解時(shí)有害中間產(chǎn)物生成的有害物質(zhì)去除裝置及使用其進(jìn)行空氣凈化的空氣凈化裝置。該有害物質(zhì)去除裝置包括位于筒狀的容器主體(23)內(nèi)側(cè)的、在內(nèi)部構(gòu)成有氣室(26)的紫外線透過性的分隔體(24)；位于氣室(26)內(nèi)的紫外線照射燈(30)；填充于容器主體(23)和分隔體(24)之間的流動(dòng)床(25)內(nèi)的載體負(fù)載型光催化劑(2)；用于將空氣導(dǎo)入到氣室(26)內(nèi)的空氣泵(38)；將氣室(26)內(nèi)的空氣曝氣到流動(dòng)床(25)內(nèi)的曝氣管(42)。該有害物質(zhì)去除裝置使能夠捕集有害氣體成分的循環(huán)水經(jīng)由流動(dòng)床(25)循環(huán)流動(dòng)。
文檔編號(hào)B01D53/90GK102188907SQ20101012924
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者中田祐志, 張彭義, 王娟, 野澤康平 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社, 清華大學(xué)