CN101549167A - 光触媒净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光触媒净化装置，其包括至少一光源、一光触媒滤网和至少一供水装置，所述光触媒滤网包括一光触媒载体和一形成于该光触媒载体的载面上的光触媒材料层，所述光触媒载体具有吸水性，所述至少一供水装置供给所述光触媒载体使其吸水以在所述光触媒材料层表面形成一层水膜，所述光源照射所述光触媒材料层，使得所述光触媒材料层与其表面的水膜反应生成具有羟基自由基附着在所述光触媒材料层表面，液体或者气体等气体穿过所述光触媒滤网与所述光触媒材料层接触以得到净化。
Description
技术领域
本发明涉及一种采用光触媒对气体或者液体进行除菌净化的光触媒净化装置。
背景技术
在现有对气体或者液体进行除菌净化的净化装置中，一般采用臭氧发生器产生臭氧强氧化作用以进行杀菌净化，但是臭氧发生器所产生的臭氧具有刺鼻气味，不适合对环境质量要求严格的区域，如居民生活区域等。
现有技术中还有采用光触媒以进行用于除菌净化，其采用光催化的工作原理。以二氧化钛光触媒为例，二氧化钛为一种半导体，其在光照射下，能吸收光能，使得其电子(e-)可以从价电带(Valence Band)跃迁(Excited)至导电带(Conduction Band)，从而，在其表面产生电子(e-)和电洞(h+)对。部分的电子(e-)会与其表面周围空气中氧气(O2)接触从而产生超氧阴离子(·O2 -)，而部分的电洞(h+)会与光触媒表面附着的水汽反应从而产生羟基自由基(·OH)。所述超氧阴离子(·O2 -)和羟基自由基(·OH)都是具有强分解能力的自由基，其可以用于分解光触媒表面接触的细菌等有机物质，从而产生对人体无害的二氧化碳和水。
因此，采用光触媒进行除菌净化时，必须有足够的水或者氧气使得其能够产生具有除菌净化能力的自由基。现有技术中一般都是依靠光触媒接触的空气中的氧气或者水汽从而生成所述自由基，可以理解的是，环境变化使得空气中水汽含量不确定，尤其是在干燥环境中，由于水汽不足，则容易造成光触媒利用效率低。
由鉴于此，提供一种能够解决上述问题的使得光触媒表面长时间富含水汽的光触媒净化装置十分必要。
发明内容
本发明提供一种光触媒净化装置，其包括至少一光源、一光触媒滤网和至少一供水装置。所述光触媒滤网包括一光触媒载体和一光触媒材料层，所述光触媒载体具有一载面，所述光触媒材料层形成于该光触媒载体的载面上，所述光触媒载体具有吸水性；所述至少一供水装置供水给所述光触媒载体以在所述光触媒材料层表面形成一层水膜，所述光源用于发出光以照射所述光触媒材料层，使得所述光触媒材料层与其表面的水膜发生反应生成具有分解能力的羟基自由基附着在所述光触媒材料层表面，气体穿过所述光触媒滤网与所述光触媒材料层接触以得到净化。
本发明提供的光触媒净化装置，相比现有技术，其具有一供水装置且光触媒载体具有吸水性，可以在光触媒材料层表面形成一层水膜以提供光触媒反应所需要的水，大大提高采用光触媒除菌净化的效率。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的光触媒净化装置示意图。
图2是图1中光触媒滤网局部的光触媒载体及光触媒材料层的放大示意图。
图3是本发明第二实施例提供的光触媒净化装置的示意图。
图4是本发明第三实施例提供的光触媒净化装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1及图2，为本发明第一实施例提供的一种光触媒净化装置10，
所述光触媒净化装置10包括一光触媒滤网11、一光源12和一供水装置13。
所述光触媒滤网11具有一光触媒载体112及一光触媒材料层114。所述光触媒载体112具有吸水性，所述供水装置13包括一盛有水的容器，所述光触媒滤网11一端放入所述容器内的水中，由于所述光触媒载体112具有吸水性，其从所述供水装置13中吸水从而在所述光触媒材料层114表面形成一层水膜。优选地，所述供水装置13具有一注水孔131，可以由所述注水孔131向所述供水装置131内持续供应水。
所述光触媒载体112具有一载面，所述光触媒材料层114形成于所述载面上。具体地，所述光触媒载体112由兼具吸水性和渗透性的多孔材料制成，其包括一固体部分112a和若干由所述固体部分112a围成的穿孔112b，所述穿孔112b的孔壁即为所述光触媒载体112的载面，所述光触媒材料层114附着在该穿孔112b的孔壁上，所述气体穿过所述若干穿孔112b与所述光触媒材料层114接触以进行除菌净化。可以理解的是，所述渗透性即是所述气体可以穿过所述若干穿孔112b以从所述光触媒载体112一侧渗透进去，而从另一侧渗透出去。可以理解的是，所述气体包括流动的液体和流动的气体。
优选地，所述光触媒载体112由多孔氧化铝陶瓷材料制成。
所述光源12为一近紫外光源，其发出波长小于或者等于400nm的光照射所述光触媒材料层114，所述光触媒材料层114在所述光照射条件下与其表面的一层水膜反应生成具有除菌净化作用的羟基自由基。
优选地，所述光触媒材料层114由纳米级二氧化钛微粒所组成，所述光源12发出波长小于400nm的光照射所述光触媒材料层114，激发(Excite)其价电带(Valence Band)上的电子跃迁至导电带(Conductive Band)上，从而与其表面的水分子反应生成具有强氧化能力的羟基自由基。可以理解的是，由于使得二氧化钛价电带电子跃迁甚至电离的最小能量所对应的光波长约为388nm，因此只要光源12发出的光波长小于400nm，则可以使其价电带电子跃迁。
当然，可以理解的是，所述光触媒材料层114的材质不限于所述纳米级二氧化钛微粒，也可以为其他已知的光触媒材料如SnO2、ZnO、WO3、Fe2O3、SeTiO3、CdSe、KTaO3、CdS、Nb2O5等制成的薄膜。
采用多孔材料制作光触媒载体112的所述光触媒滤网11的制备方法为已知技术，如烧结法等。
采用烧结法制备采用多孔材料作为光触媒载体112的光触媒滤网11的步骤为：
(1)将纳米级二氧化钛微粒粉末与水、醇类液体或者去离子水混合制成纳米二氧化钛悬浮溶液；
(2)将多孔陶瓷载体浸入所述纳米二氧化钛悬浮溶液一段时间，使得所述纳米级二氧化钛微粒形成于所述多孔陶瓷载体的载面上，即多孔陶瓷载体的孔壁上；
(3)将载有纳米二氧化钛微粒的多孔陶瓷载体进行高温烧结获得所述光触媒滤网11，所述多孔陶瓷载体即为所述光触媒载体112，所述多孔陶瓷载体的孔壁上的一层纳米级二氧化钛微粒即为所述光触媒材料层114。
可以理解的是，还可以采用其他现有技术如溶胶凝胶法或者喷涂法制备出采用多孔陶瓷为光触媒载体114的光触媒滤网11。
本发明第一实施例提供的光触媒净化装置10，其具有一吸水性的光触媒载体112和一提供所述光触媒载体112水的供水装置13，使得在所述光触媒材料层114表面形成一层水膜，直接使得光触媒与其表面接触的水反应生成具有氧化分解细菌等有机物的羟基自由基。
请参阅图3，为本发明第二实施例提供的光触媒净化装置20，其与本发明第一实施例提供的光触媒净化装置10的不同点在于，其具有两个供水装置，分别为第一供水装置231和第二供水装置232，其分别对应设置在光触媒载体212的两侧以分别对光触媒载体212供水。
优选地，所述第二供水装置232设置于其光触媒载体212上方，所述供水装置232具若干出水口232a，所述每个所述若干出水口232a具有一水阀232b，其控制所述供水装置232供给水流的速率。所述若干出水口232a均匀分布在所述光触媒载体212一端，均匀供水给所述光触媒载体212使得所述光触媒载体212各部分供水充足。
当然可以理解的是，还可以在所述光触媒载体212两侧继续设置供水装置，使得光触媒载体212吸水更加充足均匀。
本发明第二实施例提供的光触媒净化装置20，分别通过在所述光触媒载体212周边设多个供水装置，使得光触媒载体212吸水更加充足。
请参阅图4，为本发明第三实施例提供的一种光触媒净化装置30，其与本发明第二实施例不同点在于，所述光触媒净化装置30进一步具有一毛细吸水装置(capillary suctiondevice)35，所述毛细吸水装置35设置于所述光触媒载体312周边，且与所述光触媒载体312直接接触。
所述毛细吸水装置35一端部351与第一供水装置331的水接触以吸水然后从所述光触媒载体312周边供水给所述光触媒载体312使其吸水充分均匀。
可以理解的是，所述毛细吸水装置35也可具有一吸水区域352，其与第二供水装置332的出水口332a相接触，可以从所述出水口332a处吸水使得所述毛细吸水装置35整个部分都载有水。
所述毛细吸水装置35可以为吸水性绒布、吸水棉等吸水性纤维织物。
本发明第三实施例提供的光触媒净化装置30，利用在所述光触媒载体周边设置毛细吸水装置如吸水性绒布等，保证光触媒载体312各部分吸水充分而且不需要设置较多供水装置，其装置简单。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种光触媒净化装置，用于对气体进行除菌净化，所述光触媒净化装置包括：
至少一光源；
一光触媒滤网，其包括一光触媒载体和一光触媒材料层，所述光触媒载体具有一载面，所述光触媒材料层形成于该光触媒载体的载面上，所述光触媒载体具有吸水性；以及
至少一供水装置，其供水给所述光触媒载体以在所述光触媒材料层表面形成一层水膜，所述光源用于发出特定波长的光照射所述光触媒材料层，使得所述光触媒材料层与其表面的水膜发生反应生成具有分解能力的羟基自由基。
2.如权利要求1所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述至少一供水装置包括一容器，所述容器内盛有水，所述光触媒滤网的一端设置于所述容器内以与所述容器内的水接触，从而在所述光触媒材料层表面形成该水膜。
3.如权利要求1所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述至少一供水装置设置在该光触媒滤网之上，该至少一供水装置包括一容器，与该容器相连接的至少一出水口以及至少一水阀，该容器内盛有水，该至少一出水口位于该容器以及该光触媒滤网之间，该至少一水阀分别对应设置在该至少一出水口上，以控制容器内的水流至该光触媒载体。
4.如权利要求2或3所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述光触媒滤网进一步具有至少一毛细吸水装置，所述至少一毛细吸水装置覆盖在所述光触媒载体周边。
5.如权利要求1所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述光触媒载体由多孔材料制成，其包括一固体部分和形成在该固体部分内的若干个穿孔，所述光触媒载体的载面由穿孔的孔壁所构成，气体经过所述穿孔时与形成在载面上的光触媒材料层相接触从而被净化。
6.如权利要求1所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述光源发出的光的波长小于或者等于400nm。
7.如权利要求1所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述光触媒材料层由纳米级二氧化钛微粒构成。
8.如权利要求5所述的光触媒净化装置，其特征在于，所述多孔材料为多孔氧化铝陶瓷材料。
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