CN102506468A

CN102506468A - 高能超声波耦合光催化空气净化系统

Info

Publication number: CN102506468A
Application number: CN2011103639846A
Authority: CN
Inventors: 姚晔; 陈静
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: SHANGHAI LUOKE ENVIRONMENTAL CONTROL AND ENERGY SAVING TECHNOLOGY CO.,LTD.
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: CN102506468B

Abstract

一种高能超声波耦合光催化空气净化系统，包括：空气过滤器，填料喷淋塔，光触媒空气杀菌箱，风机，风管，超声波发生器，超声波换能器，光催化纳米溶液，第一紫外线灯管，滤膜，循环水泵，循环水管，布液器，水箱，其中，光触媒空气杀菌箱包括第二紫外线灯管和纳米光催化板。本发明首先利用空气过滤器去除空气中较大粒径污染物，然后利用杀菌消毒后的净化水去除空气中细小悬浮物和气态污染物，最后利用光催化消毒和紫外线杀菌方法进一步去除空气中残留的少部分气态污染物和病菌生物体。该空气净化系统具有灭菌效果好、空气处理容量大等特点，可广泛应用于机舱、公共交通、办公室、商场等室内空气净化，具有很好的社会和经济效应。

Description

高能超声波耦合光催化空气净化系统

技术领域

本发明涉及一种空气净化装置，特别是一种高能超声波耦合光催化空气净化系统，属于空气净化技术领域。

背景技术

随着生活水平提高和生活方式改变，人们在室内生活的时间越来越长，室内空气质量的优劣直接影响到人们的工作和生活。低劣的空气质量会使人注意力分散，工作效率下降，严重时还会使人产生头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状。因此，人们越来越重视空气质量问题。现有空调箱大多采用干式过滤网，不能对空气起到消毒、去味等净化作用，空气中尘粒和有害细菌会粘附在过滤网上，若不及时清洗将容易造成空气二次污染；另一方面尘粒粘附在过滤网上减少了空气的进入量，降低了空调机工作效率。经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型CN201120124779.X号，名称为水喷淋湿式空气净化装置，公开了一种让含尘气体与水密切接触，通过雾化水颗粒和气流中的尘粒结合的水喷淋湿式空气净化装置。但这种空气净化装置不能有效去除空气中的气态污染物和病菌生物体，而且存在水中病菌体向空气传播的潜在问题。中国实用新型CN201120115555.2号，名称为管道式空气净化灭菌器，采用紫外线和和光触媒方法对空气进行灭菌，但这种装置只有当空气和紫外线及光触媒介质接触时间足够长时才能保证空气灭菌效果，因此，在实际应用中具有一定的局限性。

发明内容

为克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种高能超声波耦合光催化空气净化系统，该系统首先利用空气过滤器去除空气中较大粒径的悬浮物，然后利用杀菌消毒后的净化水去除空气中细小悬浮物和气态污染物，最后利用光催化消毒和紫外线杀菌方法进一步去除空气中残留的极少部分气态污染物和病菌生物体，完成空气的净化过程。光催化净化原理是利用光催化剂材料在强紫外线照射下，直接将O₂和H₂O转化为为强氧化剂，从而可在常温常压下对室内有机污染物进行氧化分解作用，生成无毒的H₂O和CO₂，同时还可以灭掉空气中的病菌生物体。由于喷淋水带走空气中的大量固/气态污染物和病菌，为保证喷淋水无毒无菌，采用光催化-紫外线-超声波协同强化杀菌消毒方法对净化空气后的水进行杀菌消毒处理。超声波具有以下两方面作用：①.能在液体中产生高强度激波，在某一区域形成很高的爆炸压力，可直接对液体中的病菌生物体进行“剿杀”；②.能防止水中的光催化纳米颗粒聚团，保证液体中材料的纳米特征。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的一种高能超声波耦合光催化空气净化系统，包括：空气过滤器、填料喷淋塔、光触媒空气杀菌箱、风机、风管、超声波发生器、超声波换能器、光催化纳米溶液、第一紫外线灯管、滤膜、循环水泵、循环水管、布液器和水箱；其中，光触媒空气杀菌箱包括第二紫外线灯管和纳米光催化板；空气过滤器、填料喷淋塔、光触媒空气杀菌箱和风机沿空气流向依次布置在风管中，光触媒空气杀菌箱中的第二紫外线灯管和纳米光催化板进行交错排列形成空气通道；第一紫外线灯管装设于水箱中；水箱位于填料喷淋塔下方，水箱中存有光催化纳米溶液，水箱顶面进水口和填料喷淋塔出水口相连通，水箱底面和超声波换能器的辐射面通过无缝粘接连接；水箱底部的出水口安装有滤膜，并与循环水泵的进口相连；循环水泵的出口通过循环水管和布液器相连；布液器位于喷淋填料塔上方；超声波换能器的电极端和超声波发生器的电输出端相连接。

较佳地，所述光催化纳米溶液中的光催化材料和纳米光催化板表面的光催化材料采用氧化物半导体光催化材料制成，所述空气过滤器为用于捕集粒径大于5微米的悬浮颗粒的初效空气过滤器、用于捕集粒径大于1微米的悬浮颗粒的中效空气过滤器或用于捕集粒径大于0.1微米的悬浮颗粒的高效空气过滤器。

较佳地，光催化纳米溶液由纳米光催化粉末和软化纯水的混合而成，所述滤膜的滤孔孔径小于光催化纳米溶液中纳米光催化颗粒粒径，但大于水分子直径。

较佳地，所述水箱、所述喷淋填料塔、所述循环水管、所述布液器和所述风管的内表面均采用强抗菌材料制成或具有强抗菌材料的镀层。进一步地，所述强抗菌材料为银、铜或锌等金属，或者是无机纳米抗菌剂。

较佳地，所述氧化物半导体光催化材料为二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化锆等。

较佳地，所述超声波发生器的辐射头采用的频率范围是30kHz～100kHz。

较佳地，本发明使用的超声波发生器的功率大于10瓦。

本发明采用过滤器、水喷淋和光催化-紫外线-超声波协同强化杀菌消毒方法对对室内空气进行处理，可保证很好的室内空气污染物去除净化效果，将大大提高室内空气品质，降低由室内空气污染物导致人们各种疾病的风险，可广泛应用于机舱、公共交通、办公室、商场等室内空气净化，具有很好的社会和经济效应。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的高能超声波耦合光催化空气净化系统结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例发明包括空气过滤器1，填料喷淋塔2，光触媒空气杀菌箱3，风机4，风管5，超声波发生器6，超声波换能器7，光催化纳米溶液8，第一紫外线灯管9，滤膜10，循环水泵11，循环水管12，布液器13，水箱14，其中，光触媒空气杀菌箱3包括纳米光催化板15和第二紫外线灯管16。空气过滤器1，填料喷淋塔2，光触媒空气杀菌箱3和风机4沿空气流向依次布置在风管5中，光触媒空气杀菌箱3中的纳米光催化板15和第二紫外线灯管16进行交错排列形成空气通道，水箱14中的光催化纳米溶液8由纳米光催化粉末和软化纯水的混合而成，水箱14中安装有第一紫外线灯管9，水箱14位于填料喷淋塔2下方，水箱14顶面进水口和填料喷淋塔2出水口相连通，水箱14底面和超声波换能器7的辐射面进行无缝粘接连接，水箱14底部的出水口安装有滤膜10，并和循环水泵11的进口相连，循环水泵11的出口通过循环水管12和布液器13相连，布液器13位于喷淋填料塔6上方，超声波换能器7的电极端和超声波发生器6的电输出端相连接。

室内空气含有固态污染物(灰尘、病菌及微生物体等)和气态有机污染物(VOC)，当室内空气在风机4的驱动下首先通过空气过滤器1，使得室内空气中的大颗粒固态污染物被去除，然后经流喷淋填料塔2，来自布液器13的净化水在喷淋填料塔2中对空气进行加湿处理同时，还能带走空气中的大部分细小固态污染物和气态有机污染物(多数气态有机污染物具有微溶于水特性)，处理空气后的水进入水箱14，在超声波换能器7、光催化纳米溶液8和第一紫外线灯管9共同作用下，其中的病菌及微生物体被“剿杀”，其中的气态有机污染物被分解成无毒物质，在循环水泵8驱动下，水箱14中的光催化纳米溶液8通过滤膜10，其中的水被分离出来，依次通过循环水管12和布液器13后再次喷淋至填料喷淋塔2中，周而复始，对室内空气进行有效净化。为了彻底清除空气中残留的气态有机污染物，从喷淋填料塔2出来的空气经流光触媒空气杀菌箱3被进一步灭菌净化，完成室内空气的净化过程。

本实施例中，光催化纳米溶液8中的光催化材料和纳米光催化板15表面的光催化材料采用氧化物半导体光催化材料(例如TiO₂、ZnO、SnO₂、或、ZrO₂等)，空气过滤器1根据实际要求可采用初效空气过滤器(用于捕集粒径大于5微米的悬浮颗粒)、中效空气过滤器(用于捕集粒径大于1微米的悬浮颗粒)或高效空气过滤器(用于捕集粒径大于0.1微米的悬浮颗粒)，滤膜10滤孔孔径小于光催化纳米溶液8中纳米光催化颗粒粒径，但大于水分子直径。风管5、水箱14、喷淋填料塔2、循环水管12和布液器13均采用强抗菌材料(如银、铜、锌等金属或其他无机纳米抗菌剂)，超声波辐射头采用的频率范围是30kHz～100kHz。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种高能超声波耦合光催化空气净化系统，包括：空气过滤器、填料喷淋塔、光触媒空气杀菌箱、风机、风管、超声波发生器、超声波换能器、光催化纳米溶液、第一紫外线灯管、滤膜、循环水泵、循环水管、布液器和水箱；其中，

光触媒空气杀菌箱包括第二紫外线灯管和纳米光催化板；

空气过滤器、填料喷淋塔、光触媒空气杀菌箱和风机沿空气流向依次布置在风管中，光触媒空气杀菌箱中的第二紫外线灯管和纳米光催化板进行交错排列形成空气通道；

第一紫外线灯管装设于水箱中；

水箱位于填料喷淋塔下方，水箱中存有光催化纳米溶液，水箱顶面进水口和填料喷淋塔出水口相连通，水箱底面和超声波换能器的辐射面通过无缝粘接连接；

水箱底部的出水口安装有滤膜，并与循环水泵的进口相连；循环水泵的出口通过循环水管和布液器相连；布液器位于喷淋填料塔上方；超声波换能器的电极端和超声波发生器的电输出端相连接。

2.如权利要求1所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述光催化纳米溶液中的光催化材料和纳米光催化板表面的光催化材料采用氧化物半导体光催化材料制成，所述空气过滤器为用于捕集粒径大于5微米的悬浮颗粒的初效空气过滤器、用于捕集粒径大于1微米的悬浮颗粒的中效空气过滤器或用于捕集粒径大于0.1微米的悬浮颗粒的高效空气过滤器。

3.如权利要求1所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，光催化纳米溶液由纳米光催化粉末和软化纯水的混合而成，所述滤膜的滤孔孔径小于光催化纳米溶液中纳米光催化颗粒粒径，但大于水分子直径。

4.如权利要求1所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述水箱、所述喷淋填料塔、所述循环水管、所述布液器和所述风管的内表面均采用强抗菌材料制成或具有强抗菌材料的镀层。

5.如权利要求4所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述强抗菌材料为银、铜或锌。

6.如权利要求4所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述强抗菌材料为无机纳米抗菌剂。

7.如权利要求2所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述氧化物半导体光催化材料为二氧化钛、氧化锌、氧化锡或二氧化锆。

8.如权利要求1所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述超声波发生器的辐射头采用的频率范围是30kHz～100kHz。

9.如权利要求1所述的高能超声波耦合光催化空气净化系统，其特征在于，所述超声波发生器的功率大于10瓦。