CN101204590A

CN101204590A - 空气净化消毒装置

Info

Publication number: CN101204590A
Application number: CNA2006100225335A
Authority: CN
Inventors: 吕忠明; 李汉; 吴应斌
Original assignee: SICHUAN YIKANG ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN YIKANG ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-12-18
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2026-12-18
Also published as: CN101204590B

Abstract

本发明公开了一种空气净化消毒装置。它一种空气净化消毒装置，包括净化消毒装置(1)、电器控制盒(2)，净化消毒装置内设有紫外光源(5)且净化消毒装置(1)下端连接在电器控制盒(2)上，电器控制盒内设有紫外光控制电路，所述净化消毒装置(1)的外壳是金属网(7)以瓦楞状围成的中空柱体构成，净化消毒装置(1)内还设有凸出体(4)，金属网(7)和凸出体(4)表面附着有纳米级金属化合物材料，电器控制盒(2)内还设有非平衡态等离子发生器控制电路。本发明对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更好的净化消毒效果。本发明可用于公共场所、办公楼、运输工具、家庭、宾馆、医疗机构等领域。

Description

空气净化消毒装置

技术领域

本发明涉及一种空气净化消毒装置。

背景技术

室内空气中的挥发性有机化合物、微生物是呼吸道疾病和外伤感染的重要元凶，空气中的可吸入颗粒物也是呼吸道疾病的致病和传播的重要途径。而且，目前房屋装修所用的装修材料释放的苯、甲醛等挥发性有机气体对人体的毒害十分严重。因此，通过空气净化消毒，特别是公共室内的空气净化消毒，对于预防各种疾病的传播，提高人们的生活环境质量具有十分重要的意义。

目前，在空气净化领域中，空气净化装置一般是通过紫外光照射附着在空气净化装置上的光触媒材料，与流经光触媒材料接触的空气中的有害微生物(细菌和病毒等)作用，并将流经空气中的有机化学污染物分解成二氧化碳、二氧化氮和水，实现对空气的净化。其中，主要是紫外线起到杀灭细菌、病毒等的作用，而紫外线对有机物的分解净化作用不显著。光触媒材料经紫外光照射后起到净化有机物的作用。现有的光触媒材料种类繁多，如中国专利申请号为02154431.X的申请文件中公布的一种光触媒抗菌组合物，其组分和重量含量的组成为：纳米金红石TiO₂5～15份，纳米锐钛矿TiO₂50～70份，偶联剂0.5～1.3份，AgNO₃0.2～6份，Zn(NO₃)₂2～35份，分散剂0.5～2份。中国专利申请号为200410027505.3也公布了一种光触媒杀菌净化剂，由光触媒杀菌净化剂母料添加到复合液体中共同搅拌而成，光触媒杀菌净化剂母料的配比重量组分是：6～8份纳米锐钛型二氧化钛粉末(30～50nm)，4～7份红外线粉，3～6份无机杀菌粉末，2～4份纳米金红石型二氧化钛粉末；复合液体的配比重量组分是：50份的水，1份酒精，20份的树酯，3份悬浮剂和1份香精。但是，现有空气净化消毒附着的光触媒材料附着面积有限，特别是用于空调内的空气净化装置，由于受空调内空间的限制，而且为了减小风道内的空气阻力，空气净化消毒装置的不能过大，导致光触媒材料数量也被限制，不少的空气未与光触媒材料接触而直接通过，从而对空气中挥发性有机物的净化功能受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种增加了纳米级金属化合物材料附着面积，对空气具有更大催化面，综合了贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、非平衡态等离子体催化净化技术，对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更好的净化消毒效果的空气净化消毒装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种空气净化消毒装置，包括净化消毒装置、电器控制盒，净化消毒装置内设有紫外光源且净化消毒装置下端连接在电器控制盒上，电器控制盒内设有紫外光控制电路，所述净化消毒装置的外壳是金属网以瓦楞状围成的中空柱体构成，净化消毒装置内还设有凸出体，凸出体分布在紫外光源与金属网之间并连接在净化消毒装置上，金属网和凸出体表面附着有纳米级金属化合物材料，所述纳米级金属化合物材料包括钯化物、硒化物及单质的铂粒子和银粒子材料，电器控制盒内还设有非平衡态等离子发生器控制电路，非平衡态等离子发生器的等离子放电极设置在净化消毒装置内。

上述空气净化消毒装置的金属网以瓦楞形状(或其他能够增大金属网表面积的形状，如波纹、褶皱形状等)围成一个中空的柱体构成空气净化消毒装置的外壳，在金属网外可设置紧贴并遮挡住部分金属网的挡板，挡板可以挡住紫外光线，防止人们使用时视线与紫外光接触。根据安装环境的不同，如果安装空气净化消毒装置处紫外光线不能照射到人体上，也可以不设置挡板。金属网上附着有纳米级金属化合物材料，为了增加纳米级金属化合物材料的附着面积，还设置了能够附着纳米级金属化合物材料的凸出体，增大了空气净化消毒装置对空气的催化面，提高了空气净化效果。在金属网和凸出体上附着的还可以是光触媒材料或两种材料同时附着在其上。纳米级金属化合物材料是下述组合材料：Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh；硫化物、硒化物等半导体材料；过渡金属离子Fe³⁺、Co²⁺、Cr³⁺、Ni³⁺、Mo⁵⁺、Re⁵⁺、Ru³⁺、W⁵⁺等，稀土金属离子La、Ce、Er、Pr、Gd、Nd、Sm等，无机官能团离子Li⁺、Na⁺、K⁺、Ba²⁺、Ca^2-、SO₄ ^2-等共同作用下修饰纳米TiO₂，影响TiO₂的表面性质，改善其光催化活性。其中部分材料是纳米级材料，部分材料可以是非纳米级材料。紫外光源可以是石英紫外灯管，也可以是高硼紫外灯管。紫外光本身具有杀灭空气中细菌、病毒等的作用，同时照射纳米级金属化合物材料提供能量。纳米级金属化合物材料中的半导体，吸收光后加快其它物质的化学反应速率，本身在反应前后质量和性质都不改变的物质。最常用的有对人体无害的TiO₂，其化学稳定性高，耐UV光腐蚀，并且具有较深的价带能级，可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO₂表面得到实现和加速，纳米级金属化合物材料中的半导体TiO₂吸收紫外光后激发电子，产生电子-空穴对，并迅速移动到材料表面，激活材料表面吸附的氧和水分，产生具有极强氧化能力的活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-，活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-将有机物氧化分解成对人体无害的H₂O和CO₂，反应方程式：TiO₂+hv→e-+h+(注：hv入射光，e-：光致电子，h+：光致空穴，入射光激发TiO₂，使其发生能带反应，产生e-和h+)。半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带(valence band，VB)和空的高能导带(conduction band，CB)构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙，Eg)的光照射半导体时，价带上的电子(e-)被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，并在电场作用下分离并迁移到粒子表面，半导体的光吸收阈值Kg与带隙Eg有关，其关系式为：Kg(nm)＝1240Eg(eV)，常用宽带隙半导体吸收波长阈值大都在紫外光区，应用最多的锐钛矿型TiO₂在pH为1时的带隙为3.2eV，光催化所需入射光最大波长为387nm，TiO₂的禁带宽度为3.2eV，对应的光吸收波长阀值为387.5nm，当受到波长小于或等于387.5nm光照射时，价带上的电子会被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，光致空穴的标准氢电极电位电极为1.0～3.5eV。具有很强的得电子能力，可夺取粒子表面的有机物或体系中的电子，使原本不吸收光的物质被活化而氧化；而光致电子的标准氢电极电位为+0.5～-1.5eV，具有强还原性可使半导体表面的电子受体被还原。如此可见，光致电子和空穴一旦分离，并迁移到粒子表面的不同位置，就有可能参与氧化还原反应，氧化或还原吸附在粒子表面的物质。由于受纳米级金属化合物材料多少的影响，为了更进一步的提高空气净化消毒装置对空气中的挥发性有机化合物的净化，电器控制盒内还设有非平衡态等离子发生器控制电路，非平衡态等离子发生器的等离子放电极设置在净化消毒装置内。非平衡等离子体技术利用气体放电产生的具有高度反应活性的电子、原子、分子和自由基与各种有机、无机污染物分子反应，从而使污染物分子分解为小分子化合物。不仅可以对气相中的化学、生物制剂进行破坏，而且可以对液相、固相的化学、放射性废料进行破坏分解；不仅可以对低浓度的有机污染物进行分解，而且对高浓度的有机污染物也有较好的分解效果。本装置对于去除空气中的苯及其同系物、甲醛具有显著的效果，进一步增强了对空气中有机有害物的净化作用。等离子体净化原理是：①高频放电产生瞬间高能量，打开某些有害气体分子的化学键，使其分解为单质原子或无害分子；②等离子体中包含大量的高能电子、离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基，它们与有害气体发生频繁的碰撞，打开气体分子的化学键，同时还会产生大量的·OH、·HO₂、·O等自由基和氧化性极强的O原子。它们与有害气体分子发生化学反应生成无害产物。

进一步地，所述凸出体是柱状体。柱状体可以是具有对称中心的几何平面为底面的柱体。

所述柱状体是圆柱体。

所述圆柱体是石英管。

所述金属网的中空部分是菱形。以便于金属网设置成瓦楞状的形状。

所述金属网是铝网。

综上，本发明的有益效果是：增加了纳米级金属化合物材料附着面积，对空气具有更大催化面，综合了贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、离子掺杂技术、超强酸化技术、非平衡态等离子体催化净化技术，并且对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更好的净化和消毒效果

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图。

具体实施方式

实施例1：

参见图1、图2所示，本发明空气净化消毒装置，包括净化消毒装置1、电器控制盒2，净化消毒装置内设有石英灯管5且净化消毒装置1下端连接在电器控制盒2上，净化消毒装置的外壳由挡板6和铝网7构成，铝网7的中空部分呈菱形，并以波浪状围成一个中空的圆柱形构成空气净化消毒装置的外壳，铝网7外，设有紧贴并遮挡住部分铝网7的挡板6。在净化消毒装置1的中心轴处设有一支石英灯管5，石英灯管5与铝网7之间，还设有八支圆柱形石英管4，石英灯管5和石英管4的上下两端分别连接在净化消毒装置的上下两端，石英管4和铝网7表面附着有纳米级金属化合物材料的涂层，紫外光能透过石英管照射到金属网上。在电器控制盒2内，设有控制石英灯管的紫外光控制电路和非平衡态等离子发生器控制电路，非平衡态等离子发生器的等离子放电极3设置在净化消毒装置1内并与电器控制盒2内非平衡态等离子发生器控制电路连接，等离子放电极分布在石英灯管5与铝网7之间并连接在净化消毒装置下端，这样可以通过电晕放电的方式电离空气的气体，达到空气净化的目地。图1中所示铝网7为局部铝网的示意图，在空气净化消毒装置中，铝网7是围成一个中空的圆柱状外壳将所有石英管遮挡在内的。

实施例2：

在实施例1的基础上，在净化消毒装置1外还设有保护膜，防止在移动或安装过程中附着的纳米级金属化合物材料被损坏或碰掉。

下面结合采用本发明的空气净化消毒装置产品(

集中空调多维空气净化消毒系、I型多维空气净化消毒系统)的检测结果对本发明的净化消毒效果作进一步描述。

测试1：

表1是四川省疾病预防中心对使用本发明的

集中空调多维空气净化消毒系统的空气现场消毒试验的试验结果(下附检测方法)：

检测方法：

一、器材

1、消毒器械名称：

集中空调多维空气净化消毒系统。

2、培养基：营养琼脂培养基。

3、空气采样器：六级筛孔空气撞击式采样器(编号SCCDC0520)，辽阳市应用技术研究所生产。

4、试验现场：约122m³试验室一间。

5、温湿度计。

二、方法

1、检验依据：《消毒技术规范》(2002年版)2.1.3.5现场试验操作程序。

2、方法

(1)、在约122m³试验室内，关闭门、窗，在无人条件下，于室内中央1.0m高度处用空气采样器采样10min，平皿置37℃孵箱内培养48h，取得消毒前菌数。

(2)、消毒处理及采样方法：将该消毒机置于室内，关闭门、窗，在无人条件下，按使用说明书要求开机60min、90min、120min后，以同样的采样方法采样10min。采样平皿置37℃孵箱内培养48h，取得消毒后菌数。

3、阴性对照：将未用的同批培养基，作阴性对照。

4、试验重复次数：3次。

5、检测环境：温度29～35℃，相对湿度80％～83％。

三、结果

表1

结论：在约122m³房间中，在温度29～35℃，相对湿度80％～83％的条件下，该机开启60mi n、90min、120min后，对空气中自然菌的平均消亡率分别是74.34％(71.25％～77.89％)、86.84％(85.56％～88.42％)、94.73％(91.25％～100％)。该机开机120min后，达到消毒合格要求。

测试2：

表2和表3是中国测试技术研究院化学研究所对使用本发明的

集中空调多维空气净化消毒系统的检测报告(下附检测方法)；

检测方法：

一、在QWH-1000(1m³)试验仓内放置室内环境污染物释放源，将“

多维空气净化系统(

I型，顶端装CPU风扇)”一台安装在试验仓内。关闭试验仓，待其内污染物释放达到平衡测试各种污染物浓度作为净化消毒装置工作前试验仓内起始浓度(处理0h的污染物浓度)。之后打开净化消毒装置使其工作并开始计时，分别测试第ih试验仓内各污染物浓度(详细时间点见测试结果表2)。(检测条件：a、试验室条件：压力95.8KPa，相对湿度：55％，温度19℃；b、试验仓条件：压力95.8KPa，相对湿度：60％，温度23℃；c、被处理空间体积：1m³)

二、将

I型装置一台密封于一约500ml气瓶中，使具有稳定浓度的甲醛标准气体通过装置并开启装置，测试20min内出口处甲醛浓度，结果见表3。

表2

表3

表2和表3的测试结果显示，“I型多维空气净化消毒系统”对GB/T18883-2000中检测的9种苯系物挥发性室内环境污染物具有治理效果，尤其对甲醛、烯烃类有机物具有很好的去除效果。

测试3：

表4是四川中测环境检测站对使用本发明的空气净化消毒装置净化空气后对空气的的检测报告(四川省公安厅身份证制作中心的室内空气检验结果，表4、表5是空气净化消毒装置处理前的检测结果，表6、表7是空气净化消毒装置处理后的检测结果)：

表4

表5

表6

表7

结论：处理前，甲醛，苯，超标严重，甲醛超标100％以上，苯超标最高达70％。处理后，甲醛，苯，TVOC完全达标，甲醛处理效率达到90％，苯处理效率50％，结果反应较好，该空间空气质量已完全达标。(注：一楼打印室即一楼制成车间，二楼打印室即二楼打印车间，其中一楼制成车间1和一楼制成车间2是一楼制成车间中的两个测试点，二楼打印车间1和二楼打印车间2是二楼打印车间的两个测试点)

测试4：

表8是四川省疾病预防中心对中国银行业监督管理委员会四川监督局使用本发明的空气净化消毒系统后的空气检测结果：

表8

项目	单位	测定值	均值	标准值
项目	单位	测定值	均值	标准值	二氧化碳	％	0.042～0.046	0.044	≤0.15
一氧化碳	mg/m³	4.8～4.9	4.8	≤10	二氧化碳	％	0.042～0.046	0.044	≤0.15
一氧化碳	mg/m³	4.8～4.9	4.8	≤10	甲醛	mg/m³	0.01～0.04	0.02	≤0.12
可吸入颗粒数	mg/m³	0.06～0.07	0.06	≤0.20	甲醛	mg/m³	0.01～0.04	0.02	≤0.12
可吸入颗粒数	mg/m³	0.06～0.07	0.06	≤0.20	空气细菌总数	cfu/m³	157～628	366	≤500

检测结果表明：现场检测和实验室检测均符合《公共场所集中空调系统卫生规范》(2003)、《室内空气质量标准》(GB/T18883-2002)的要求。

Claims

1.一种空气净化消毒装置，包括净化消毒装置(1)、电器控制盒(2)，净化消毒装置内设有紫外光源(5)且净化消毒装置(1)下端连接在电器控制盒(2)上，电器控制盒内设有紫外光控制电路，其特征在于，所述净化消毒装置(1)的外壳是金属网(7)以瓦楞状围成的中空柱体构成，净化消毒装置(1)内还设有凸出体(4)，凸出体(4)分布在紫外光源(5)与金属网(7)之间并连接在净化消毒装置上，金属网(7)和凸出体(4)表面附着有纳米级金属化合物材料，所述纳米级金属化合物材料包括钯化物、硒化物及单质的铂粒子和银粒子材料，电器控制盒(2)内还设有非平衡态等离子发生器控制电路，非平衡态等离子发生器的等离子放电极(3)设置在净化消毒装置(1)内。

2.根据权利要求1所述的空气净化消毒装置，其特征在于，所述凸出体(4)是柱状体。

3.根据权利要求2所述的空气净化消毒装置，其特征在于，所述柱状体是圆柱体。

4.根据权利要求3所述的空气净化消毒装置，其特征在于，所述圆柱体是石英管。

5.根据权利要求1所述的空气净化消毒装置，其特征在于，所述金属网(7)的中空部分是菱形。

6.根据权利要求5所述的空气净化消毒装置，其特征在于，所述金属网(7)是铝网。