CN102135292A - 雾化光催化空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雾化光催化空气净化器，包括：依次连接的起雾单元、光催化净化单元和过滤单元，所述过滤单元包括进气通道、过滤腔和与过滤腔连接的空气出口，所述过滤腔内盛有过滤液体，所述进气通道的入口接收光催化净化单元输出的带有纳米催化剂的混合雾气，出口置于所述过滤液体的液面之下，以分离所述混合雾气中的纳米催化剂。与现有技术相比，本发明能够使空气净化效果大幅提高，能够避免纳米催化剂的二次污染。

Description

雾化光催化空气净化器

技术领域

本发明属于空气净化领域，具体地说，本发明涉及一种雾化光催化空气净化器。

背景技术

室内空气污染成为人们越来越关注的问题，对高品质生活的追求，必然要求周围有一个健康清新的空气环境。空气净化器就是针对减少空气中的污染物，净化空气而发明的。目前常用的空气净化技术有：利用活性炭等材料的吸附技术、负氧离子技术、光催化技术、高效过滤技术(HighEfficiency Particulate Air Filter，缩写为HEPA)、静电集尘技术、活性氧技术等。其中光催化技术是利用光与催化剂的共同作用去除空气中的有害物质从而净化空气的一种新型技术。光催化净化空气的基本原理是：光催化剂吸收能量大于其禁带宽度的光子而被激发，产生电子空穴对，电子和空穴被输运至催化剂表面，与吸附于催化剂表面的水分子发生氧化还原反应生成具有强氧化性的自由基从而将空气中的有害物质氧化降解。其中催化剂基本上是以纳米二氧化钛为代表的颗粒。

目前的光催化空气净化器普遍采用表面涂有纳米二氧化钛的网或板，例如中国专利CN2747497Y公开了一种立式光催化空气净化器，这种光催化空气净化器就是让空气通过含有纳米二氧化钛的光催化网或板，同时用氙灯或紫外灯照射，利用空气中含有的水份，可以实现分解空气中的有机污染物，灭菌。但是此类光催化空气净化器存在着一些本质上的不足：(1)纳米颗粒只存在于光催化网或板的表面，当空气经过这些网或板时，只有少量与网或板接触的空气可以被光催化净化，大量的空气直接通过而没有被净化，所以净化效果不明显，而且有效空间利用不足。(2)自然状态下，空气中含有的水分比较少，特别是在干燥的区域，空气湿度较低的情况下，光催化剂表面的水分很少，从而使得有强氧化性的氢氧自由基比较少，大大限制了光催化净化空气的效果。此外中国专利CN1546914A公开了一种采用超声波雾化液体纳米材料的空气处理装置，该装置利用超声波雾化喷嘴将液体纳米材料雾化，然后利用多级的回型日光灯管照射催化。但是该装置是针对空调系统空气净化所设计的，不适用于家庭便携使用。除此之外，还存在着明显的不足：(1)该装置中含有纳米催化剂的雾滴只通过尼龙网来拦截，由于尼龙网是固定的，其拦截面积有限从而不可避免地导致有很多的纳米颗粒会从出口溢出而造成二次污染；(2)该装置长期使用会使得尼龙拦截网出现阻塞而大大影响空气净化效果。(3)该装置需要设置多个光源，从而放弃了使用紫外灯而用日光灯，导致催化效果大大下降。因以上两种代表性的光催化空气净化器所存在的本质上的不足，目前光催化空气净化器的技术虽有被采用，但效果往往不明显。

发明内容

本发明的目的在于针对目前光催化空气净化器中存在的问题，提供一种能够提高净化效果、避免二次污染的雾化光催化空气净化器及净化加湿器。

为实现上述目的，本发明提供了一种雾化光催化空气净化器，包括：依次连接的起雾单元、光催化净化单元和过滤单元，所述起雾单元用于产生带有纳米催化剂的雾滴，并将其与待净化空气混合形成带有纳米催化剂的混合雾气，所述光催化净化单元用于对所述带有纳米催化剂的混合雾气进行光净化，并将光净化后的混合雾气输出至所述过滤单元；所述过滤单元包括进气通道和过滤腔，所述过滤腔内盛有过滤液体，所述进气通道的入口接收光催化净化单元输出的带有纳米催化剂的混合雾气，出口置于所述过滤液体的液面之下，以分离所述混合雾气中的纳米催化剂，所述过滤腔设置有空气出口。

其中，所述起雾单元包括起雾腔和置于起雾腔下方的超声池，所述起雾腔内盛有起雾液体，起雾腔上设有待净化空气的入口和雾气出口，所述超声池内具有超声起雾器，所述起雾腔底部与所述超声池内的液面接触。

其中，所述起雾液体和过滤液体均为水。

其中，所述起雾腔和过滤腔之间设置有水流通道，所述水流通道的过滤腔一侧设置有浮力阀，并且所述水流通道的位置高于所述起雾腔内的水位。

其中，所述光催化净化单元包括照射光源和透明回旋管，所述照射光源置于所述透明回旋管中间。

其中，所述透明回旋管的两端分别通过可拆卸连接头与起雾单元的雾气出口和过滤单元的进气通道连接。

其中，所述雾化光催化空气净化器还包括进气单元，所述进气单元包括风扇。

其中，所述进气单元还包括空气初滤壁。

为实现上述目的，本发明还提供了一种雾化光催化空气净化加湿器，包括：依次连接的起雾单元、光催化净化单元和过滤单元，所述起雾单元用于产生带有纳米催化剂的雾滴，并将其与待净化空气混合形成带有纳米催化剂的混合雾气，所述光催化净化单元用于对所述带有纳米催化剂的混合雾气进行光净化，并将光净化后的混合雾气输出至所述过滤单元；所述过滤单元包括进气通道和过滤腔，所述过滤腔内盛有过滤液体，所述进气通道的入口接收光催化净化单元输出的带有纳米催化剂的混合雾气，出口置于所述过滤液体的液面之下，以分离所述混合雾气中的纳米催化剂，所述过滤腔设置有空气出口；所述雾化光催化空气净化加湿器还包括对所述过滤单元释放的已净化空气进行加湿处理的加湿单元。

其中，所述起雾单元包括起雾腔和置于起雾腔下方的超声池，所述起雾腔内盛有起雾液体，起雾腔上设有待净化空气的入口和雾气出口，所述超声池内具有超声起雾器，所述起雾腔底部与所述超声池内的液面接触。

其中，所述起雾液体和过滤液体均为水。

其中，所述起雾腔和过滤腔之间设置水流通道，所述水流通道的过滤腔一侧设置有浮力阀，并且所述水流通道的位置高于所述起雾腔内的水位。

其中，所述光催化净化单元包括照射光源和透明回旋管，照射光源置于所述透明回旋管中间。

其中，所述透明回旋管的两端分别通过可拆卸连接头与起雾单元的雾气出口和过滤单元的进气通道连接。

其中，所述雾化光催化空气净化加湿器还包括进气单元，所述进气单元包括风扇。

其中，所述进气单元还包括空气初滤壁。

与现有技术相比，本发明具有下列技术效果：

1、空气净化效果大幅提高。

2、能够避免纳米催化剂的二次污染。

3、纳米催化剂易于循环使用。

4、部件的清洗和维护较为方便。

5、能够同时实现净化和加湿效果。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：

图1示出了本发明一个实施例的雾化光催化空气净化器示意图；

图2示出了本发明另一个实施例的雾化光催化空气净化加湿器示意图。

图面说明：

1--纳米催化剂入口        2--入水口             3--电路控制面板

4--风扇                  5--超声起雾器       6--空气初滤壁

7--超声池                8--起雾腔           9--液位指示尺

10--雾气出口             11--氙灯或紫外灯    12--透明回旋管

13--可拆卸连接头         14--纳米粒子过滤口  15--浮力阀

16--出水口               17--过滤腔          19--入水口

20--起雾加湿腔           21--超声起雾器      22--加湿空气出口

23--进气导管             24--凹面结构

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的描述。

根据本发明的一个实施例，提供了一种雾化光催化空气净化器，该空气净化器包括进气单元、起雾单元、净化单元和过滤单元。

如图1所示，进气单元包括空气初滤壁6、进气通道和风扇4，空气初滤壁6可以对空气进行初步过滤。进气通道连接起雾单元，用以将待净化空气输入起雾单元。风扇4设置在进气通道中以增加空气的流速。必要时，还可以设置电路控制面板3以对风扇4进行控制，进而调节空气的流速。当然，本实施例的进气单元中，空气初滤壁6和风扇4也可各自单独使用。在较为简化的其它实施例中，还可以省略所述进气单元，直接将待净化空气输入起雾单元即可，这是本领域技术人员易于理解的。

起雾单元包括超声起雾器5、超声池7、起雾腔8和液位指示尺9。起雾腔8上设有纳米催化剂入口1，用于放入纳米催化剂，纳米催化剂材料主要为二氧化钛，氧化锌，氧化铝或氧化铁等。起雾腔8内盛有起雾液体，本实施例可以采用水作为起雾液体。超声池7置于起雾腔8下方，超声起雾器5置于超声池7中，超声池7设计为抽拉式，这样便于往超声池7里面补充作为超声载体的液体，本实施例中，该液体也可以采用水。液位指示尺9置于起雾腔8内，用于测量起雾腔8内的液面位置。起雾腔8上还设置有雾气出口10，带有纳米催化剂的雾气可以在待净化空气的带动下，通过该雾气出口10进入净化单元。一般来说，起雾腔8底部设计一个凹面结构24(如图1所示)，该凹面结构浸入超声池7的液体中(即将该凹面结构置于超声池7的液面以下)，以便于接受超声能量。起雾腔8上还可以设置用于排水的出水口16。值得说明的是，上述起雾单元的设计方案并不是唯一的，本发明也可以采用其它种类的起雾单元，这是本领域技术人员易于理解的。

净化单元包括氙灯或紫外灯11和透明回旋管12。透明回旋管12的两端分别连接雾气出口10和过滤单元的进气导管23(该进气导管23将在下文中描述，这里不再赘述)。氙灯或紫外灯11置于所述透明回旋管12中间，用于照射透明回旋管12中的待净化空气和雾气的混合物，使待净化空气中的有害物质氧化降解。本实施例中，氙灯或紫外灯11也可以由电路控制面板3控制，从而达到调节光照强度等目的。另外，在一个优选实施例中，还可以在透明回旋管12的两端分别设置可拆卸连接头13，再由可拆卸连接头13分别与雾气出口10和过滤单元的进气导管23连接，这样便于透明回旋管12的清洗。

过滤单元包括进气导管23、过滤腔17和空气出口18。过滤腔17内盛有过滤液体。进气导管的出口为纳米粒子过滤口14，纳米粒子过滤口14置于过滤液体的液面之下。空气与带有纳米催化剂粒子的雾滴的混合物(即带有纳米催化剂粒子的混合雾气)经净化单元处理后进入进气导管23，在纳米粒子过滤口14处，已净化空气与雾滴分离，雾滴中的纳米催化剂留在过滤液体中，形成悬浮液，已净化空气以气泡的形式排出过滤液体的液面。过滤腔17上设置空气出口，用于释放已净化空气。空气出口18的面积可以适当增大以使已净化空气均匀释放，如图1所示。本实施例中，可以采用水作为过滤液体，这样过滤液体可以与起雾液体通用，在起雾腔8和过滤腔17之间可以设置水流通道，一般来说，应当使该水流通道的位置高于起雾腔8内的水位。在该通道的过滤腔一侧设置浮力阀15，当过滤腔17的水位达到一定高度时，浮力阀15开启，过滤腔17的水通过所述水流通道进入起雾腔8，在为起雾腔8补充水的同时，达到了循环利用纳米催化剂的目的。值得说明的是，本发明并不限于上述做法。本发明也可以使用其它起雾液体和过滤液体，并且起雾液体和过滤液体可以不同，这是本领域技术人员易于理解的。

下面进一步描述本实施例的雾化光催化空气净化器的具体操作方法。首先将纳米催化剂通过入口1倒入起雾腔8中。然后通过入水口2注入清水，水注入到过滤腔17中后会逐渐抬升过滤腔中的水位，当水位升到一定程度后，浮力阀15因浮力作用上提，打开阀门，从而过滤腔17中的水会流入到起雾腔8中。使用者可以通过透明的液位指示尺9来控制加入的水量。接着将抽拉式的超声池7拉出，往里面倒满水，水位需超过起雾腔8和超声池7连接处的凹面结构的高度，超声池内壁标有满足该条件的最低水位线。然后通过电路控制面板3上的开关开启风扇4，将外界的空气经由空气初滤壁6初步过滤后吸入净化器的内部。最后通过控制面板3上的开关开启氙灯或紫外灯11和超声起雾器5。之后，起雾腔8中的混有纳米催化剂的水悬浮液会被超声起雾，从而使起雾腔8中充满由包裹有纳米催化剂的微米级水滴组成的雾。这些雾滴被外界吸入的空气吹向雾气出口10，从而进入围绕着氙灯或紫外灯管11蜿蜒盘旋的透明回旋管12。在透明回旋管中，空气与雾气经过了一段很长的受光距离，空气与带有纳米催化剂的雾滴进行了最充分的接触。在氙灯或紫外灯的作用下，包裹着纳米催化剂的无数雾滴产生了极大量的具有强氧化性的氢氧自由基，从而彻底地分解空气中的各种污染物，除菌。净化后的空气伴随着反应完的雾气被吹到了过滤腔17的水面以下，从而使得雾气及其中剩余的一些纳米催化剂都保留在水中，只有干净的空气才会以气泡的形式从纳米粒子过滤口14出来后再溢出水面。因而过滤腔17中的水在此时起到了过滤去前一级带来的纳米催化剂和雾气的作用。最终净化后的空气因气压作用会被吹往空气出口18。过滤腔17中随着进入的雾的增多也会抬升水位，可以使得浮力阀开启，从而让水回流至起雾腔8中补充因雾气损失的水分，继而保证长时间连续使用。在使用的过程中，使用者可以根据需要通过电路控制面板上的旋钮控制进风量，起雾功率以及氙灯或紫外灯管的光强大小来调节出气速率，空气净化强度等。在不使用本净化器时，可以通过往入水口2注入更多的清水，同时打开出水口16排出里面的悬浮液并清洗内腔室。可以将超声池7抽出倒掉里面的水。如果透明回旋管12需要更换，只需要将透明回旋管12从可拆卸连接头13中取出并换上新的即可。

本实施例为立式设计，便于室内使用，操作简单。本实施例采用雾气中包含纳米催化颗粒的形式，能够极大地增强纳米催化剂、水、光与空气之间的接触，从而比传统的表面涂纳米颗粒的网或板更为有效地净化空气。而且本实施例中提供了水雾，比自然状态下空气中含有的水分含量增加了许多，从而可以提供足够的氢氧自由基来净化空气。另外，本实施例由于采用了透明回旋管设计，既保证有足够的时间光催化充分降解空气中的污染物，又大大节约了空间，而且只需一个光源，因此可以直接采用紫外灯。从而彻底克服了中国专利CN1546914A中由于需要多个光源而不得不放弃采用紫外灯所带来的光催化效率降低的弊端。本实施例通过水过滤的方法能够彻底除去雾气中混有的纳米颗粒。因而本实施例既能够保证在光催化时大量的纳米颗粒能够直接与光、水、空气相互作用，又能够保证光催化净化过后的空气中不含任何纳米颗粒。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种雾化光催化空气净化加湿器。如图2所示，该实施例是在第一个实施例的雾化光催化空气净化器(如图1所示)的基础上增加了加湿单元，加湿单元包括入水口19、起雾加湿腔20、超声起雾器21和加湿空气出口22。起雾加湿腔20与过滤单元的过滤腔17连通，用于接收已净化的空气。本实施例的其余部分与第一个实施例完全一致，这里不再赘述。

在具体操作时，从过滤腔17中出来的净化后的空气因气压作用被吹入起雾加湿腔20中，并将起雾加湿腔20中所产生的水雾通过加湿空气出口22吹出，最终同时实现了空气的净化与加湿功能。在使用的过程中，使用者可以根据需要通过电路控制面板上的旋钮控制加湿强度。其余操作方法则与第一个实施例完全一致，这里不再赘述。

本实施例中增加加湿装置，不仅提供清洁空气而且可以同时为室内加湿，从而同时具备了空气净化器与加湿器的功能。并且，由于本实施例直接对已净化空气进行加湿处理，因此能够避免加湿空气所导致的易于滋生细菌等污染物的问题。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (16)

1.一种雾化光催化空气净化器，其特征在于，包括：依次连接的起雾单元、光催化净化单元和过滤单元，所述起雾单元用于产生带有纳米催化剂的雾滴，并将其与待净化空气混合形成带有纳米催化剂的混合雾气，所述光催化净化单元用于对所述带有纳米催化剂的混合雾气进行光净化，并将光净化后的混合雾气输出至所述过滤单元；所述过滤单元包括进气通道和过滤腔，所述过滤腔内盛有过滤液体，所述进气通道的入口接收所述光催化净化单元输出的混合雾气，出口置于所述过滤液体的液面之下，以分离所述混合雾气中的纳米催化剂，所述过滤腔设置有空气出口。

2.根据权利要求1所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾单元包括起雾腔和置于起雾腔下方的超声池，所述起雾腔内盛有起雾液体，起雾腔上设有待净化空气的入口和雾气出口，所述超声池内具有超声起雾器，所述起雾腔底部与所述超声池内的液面接触。

3.根据权利要求2所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾液体和过滤液体均为水。

4.根据权利要求3所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾腔和过滤腔之间设置水流通道，所述水流通道的过滤腔一侧设置有浮力阀，并且所述水流通道的位置高于所述起雾腔内的水位。

5.根据权利要求1所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述光催化净化单元包括照射光源和透明回旋管，所述照射光源置于所述透明回旋管中间。

6.根据权利要求5所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述透明回旋管的两端分别通过可拆卸连接头与起雾单元的雾气出口和过滤单元的进气通道连接。

7.根据权利要求1所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述雾化光催化空气净化器还包括进气单元，所述进气单元包括风扇。

8.根据权利要求7所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述进气单元还包括空气初滤壁。

9.一种雾化光催化空气净化加湿器，其特征在于，包括：依次连接的起雾单元、光催化净化单元和过滤单元，所述起雾单元用于产生带有纳米催化剂的雾滴，并将其与待净化空气混合形成带有纳米催化剂的混合雾气，所述光催化净化单元用于对所述带有纳米催化剂的混合雾气进行光净化，并将光净化后的混合雾气输出至所述过滤单元；所述过滤单元包括进气通道和过滤腔，所述过滤腔内盛有过滤液体，所述进气通道的入口接收光催化净化单元输出的带有纳米催化剂的混合雾气，出口置于所述过滤液体的液面之下，以分离所述混合雾气中的纳米催化剂，所述过滤腔设置有空气出口；所述雾化光催化空气净化加湿器还包括对所述过滤单元释放的已净化空气进行加湿处理的加湿单元。

10.根据权利要求9所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾单元包括起雾腔和置于起雾腔下方的超声池，所述起雾腔内盛有起雾液体，起雾腔上设有待净化空气的入口和雾气出口，所述超声池内具有超声起雾器，所述起雾腔底部与所述超声池内的液面接触。

11.根据权利要求10所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾液体和过滤液体均为水。

12.根据权利要求11所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述起雾腔和过滤腔之间设置水流通道，所述水流通道的过滤腔一侧设置有浮力阀，并且所述水流通道的位置高于所述起雾腔内的水位。

13.根据权利要求12所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述光催化净化单元包括照射光源和透明回旋管，所述照射光源置于所述透明回旋管中间。

14.根据权利要求13所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述透明回旋管的两端分别通过可拆卸连接头与起雾单元的雾气出口和过滤单元的进气通道连接。

15.根据权利要求9所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述雾化光催化空气净化器还包括进气单元，所述进气单元包括风扇。

16.根据权利要求15所述的雾化光催化空气净化器，其特征在于，所述进气单元还包括空气初滤壁。

Images