CN103191457A

CN103191457A - 一种光催化杀菌除臭装置

Info

Publication number: CN103191457A
Application number: CN2013101444819A
Authority: CN
Inventors: 钱凤康; 包禾欣
Original assignee: SUZHOU WU SHENG ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SUZHOU WU SHENG ENVIRONMENTAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一种光催化杀菌除臭装置，用于清除空气中的细菌和异味，包括机箱、杀菌除臭机构、排气机构以及控制系统，所述杀菌除臭机构包括光催化板和催化光源，所述催化光源设置于所述光催化板的一侧或两侧并且照射所述光催化剂层；所述排气机构用于使所述空气自所述吸气口依次穿流过所述进气腔室、光催化板以及出气腔室至所述排气口；所述控制系统分别电连接所述催化光源和排气机构，采用先进的光催化技术，利用光催化极强的氧化功能，把厕所内气体中的有害物，包括氨、硫化物及有机挥发气体高效氧化成无害的物资，去臭率可达99%以上，而且可杀灭几乎所有的细菌，并使其无法再生。

Description

一种光催化杀菌除臭装置

技术领域

本发明涉及一种杀菌除臭装置，特别是涉及一种光催化杀菌除臭装置。

背景技术

随着我国城市化进展的加快和旅游事业的发展，公共厕所已成为城市中不可缺少的基础设施，但长期以来，由于对公共厕所散发的臭气和细菌（病原微生物）所造成环境污染的严重性认识不足或管理不善，造成厕所内及周围环境臭气和细菌漫延。特别在人员密集地区，如铁路候车室、长途汽车始末站、综合性服务楼、服务性单位、医院、旅游区及闹市区，进入厕所的人群频繁，如没有有效的环保措施，污染将更为严重。厕所的污染不但危害人们的健康，而且直接影响城市的容貌和文明。据有关资料报导，我国的厕所卫生目前在亚洲地区属于垫底。厕所中的臭味一般是由粪便排泄物经发酵代谢等作用产生的混合气体等挥发性物质引起的，由于这些物质往往是含氮，硫，氢，氧等元素的有机化合物，通过复杂的化学作用会产生氨气，硫化氢等有强刺激性气味的气体，臭味往往是这些混合气体作用的结果，除此以外还含有甲烷等碳氢化合物。公厕的异臭异味和尿臊味,对人体健康是有害的,刺激嗅觉使人感到非常不舒服,严重时会产生强烈的生理反应,如流泪、返呕等。厕所中的细菌则使人容易感染疾病。

目前在公共厕所采用的除臭方法，基本上都是采用1，加大冲水量；2，增加排气量（或换气次数）；3，喷除臭剂（香水或加卫生球）。这些措施其实只是“除表不除本”，仅仅只能改善人的嗅觉，而并不是从本质上去除气体中有害物和杀灭病菌。这是因为：1，加大冲水量，由于水在冲力下会产生漩涡，并形成气溶胶或气雾（气雾高度可达3～4米），大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等病菌就有可能通过这种方式悬浮在厕所室内空气中，或被排风排出后悬浮在厕所周围的空气中，人们吸入悬浮病菌后很容易被感染。另一方面，悬浮在空气中的病菌也能沉积在厕所的其他部位，包括门、水龙头把手、肥皂罐、马桶座以及地面各区域。最近发表的一份研究报告称，研究人员对一所大学校园内的12间男、女卫生间里的10个不同位置的表面进行了细菌检测，研究人员检验出19种细菌。结果发现，与人类皮肤相关的细菌在所有表面都被检测到，包括口腔、肠道及尿液中其他人类细菌，也在所有表面上被检测到。当人们接触到这些病菌后，就可能通过消化道和口鼻腔粘膜引起感染。2，加大排气量保持厕所的通风和干燥。根据目前国家制定的公共厕所卫生标准[公共厕所卫生标准(征求稿)],厕所换气量应≥5次，但是这种做法仅仅是把厕所内的臭气和病菌转移到厕所外，虽然厕所内的空气质量有所改善，但对厕所周围环境造成了污染。

3，喷洒空气清新剂和除臭剂等，这些方法都是通过增加厕所内带香味的化学物质浓度来掩盖臭味。这仅仅也是改变人的嗅觉，并不能本质上去除气体中有害物和杀灭细菌，而且喷入的化学物与臭味气体结合产生新的污染物却被人们忽视，成本也很高。

公共厕所在城市中并不起眼，但它关系到千百万人的生活环境和生活质量。因此，解决公共厕所的污染问题也是一个城市文明建设中必不可少的内容。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种在厕所内部把空气中的细菌和异味的清楚，避免排出到外界大气中的光催化杀菌除臭装置。

本发明的技术方案如下：一种光催化杀菌除臭装置，用于清除空气中的细菌和异味，包括：

机箱，设有吸气口和排气口；

杀菌除臭机构，包括光催化板和催化光源，所述光催化板为表面涂覆有光催化剂层的一层或多层网孔板；所述网孔板连接于所述机箱的内壁并且将所述机箱的内腔分隔为对应于所述吸气口的进气腔室和对应于所述排气口的出气腔室；所述催化光源设置于所述网孔板的一侧或两侧并且照射所述光催化剂层；

排气机构，用于使所述空气自所述吸气口依次穿流过所述进气腔室、网孔板以及出气腔室至所述排气口；

控制系统，分别电连接所述催化光源和排气机构。

优选的，所述光催化剂层为锐钛型二氧化钛层，所述催化光源为波长小于387.5nm的紫外光；所述紫外光功率为6mw～40mw；所述紫外光照射并激发所述锐钛型二氧化钛层形成光生空穴和光生电子；所述空气在所述光催化板中停留的时间为2～3s。

优选的，所述催化光源为波长254nm的紫外光。

优选的，所述催化光源为紫外光灯管，所述紫外光灯管排列设置于所述网孔板的一侧或两侧并且连接于所述机箱的内壁上；所述控制系统电连接所述紫外光灯管。

优选的，所述机箱的内壁设有灯架，所述紫外光灯管可拆卸连接于所述灯架上。

优选的，所述网孔板为具有强吸附性能的陶瓷网孔板。

优选的，所述机箱的内壁设有板架，所述陶瓷网孔板可拆卸的连接于所述板架上。

优选的，所述排气机构为设于所述进气腔室和/或出气腔室中的可变速轴流风机，所述控制系统电连接所述可变速轴流风机。

优选的，所述控制系统包括中央处理单元和电连接于所述中央处理单元的显示模块、报警模块以及定时开关模块，所述机箱的外壁上设有电连接所述显示模块的显示屏、电连接所述报警模块的报警器以及电连接所述定时开关模块的定时开关装置。

优选的，所述光催化杀菌除臭装置至少为两台，所述杀菌除臭装置形成空气对流和循环。

采用以上技术方案的有益效果：一、采用先进的光催化技术，利用光催化极强的氧化功能，把厕所内气体中的有害物，包括氨、硫化物及有机挥发气体高效氧化成无害的物资，去臭率可达99%以上，而且可杀灭几乎所有的细菌，并使其无法再生；二、采用表面涂覆有光催化剂层的网孔板，使被处理的空气与光催化剂的接触面和接触时间大大增加，从而提高了光催化效率；三、采用具有模块化结构的控制系统，可以实现本光催化杀菌除臭装置的自动控制。

本发明还具有其他的有益效果：（一）以锐钛型二氧化钛层作为光催化剂层的主体，并根据处理不同的污染物掺杂各种不同的材料，降低光生电子和光生空穴的复合率，使光转化率有了很大的提高。而且这类光催化剂具有很强的耐酸、耐碱及耐磨的特点，使用寿命在5年以上；（二）紫外光功率在6mw～40mw,被处理空气在光照区的停留时间在2～3秒，杀菌剂量达12000μws～80000μws,在如此大的杀菌剂量下，几乎所有的病菌包括流感及结核分枝杆菌、大肠杆菌、金色葡萄菌等都能被杀死；（三）采用陶瓷材质的光催化板，光催化板具有多孔性能，从而具有更强的吸附性能；（四）网孔板和紫外光可拆卸的连接于机箱的内壁上，方便拆装更换和保存；（五）采用可变速轴流风机连续循环抽气的方式、可把厕所内四周，特别是上、下位置的气体（病菌较为集中的地方）都吸入装置，也能把附在室内物体表面的病菌通过空气的流动而吸入装置，从而克服了采用紫外光直接照射法功率小，容易形成不少死角的缺点；（六）光催化杀菌除臭装置具有显示屏，通过显示屏直接显示装置的正常运行工况，一旦出现故障会立即显示故障位置和原因；光催化杀菌除臭装置具有报警器，可以保证紫外灯的安全使用；光催化杀菌除臭装置具有自动定时开关装置，根据用户实际需要装置运行的时间进行定时设定，这样既可降低相当一部分能耗，而且使紫外灯使用寿命大大延长；（七）采用二台以上光催化杀菌装置，使气体在厕所内形成对流和循环，防止有死角产生；（八）目前国内采用的紫外+臭氧的光催化装置，为防止多余的臭氧外泄（国家对臭氧的排放有严格的控制要求），在装置的后部必须安装较长的管道。因而装置往往无法在室内安装.本发明中的光催化杀菌除臭装置无臭氧，而且体积小，可直接安装在室内；（九）装置在运行时无需添加任何物质参与化学反应，也无任何有害物产生，因此无任何二次污染；（十）光催化杀菌除臭装置运行安全可靠，装置采用全密封结构，紫外光泄漏量几乎为零（远小于太阳光中紫外光的光照强度），因此对进出厕所的人员无任何伤害；（十一）装置可每天24小时连续工作，二年内设备基本不用维修；（十二）光催化杀菌除臭装置运行成本低，本装置除风机外无任何机械动作，噪音低，无需专人管理和日常维护，只需定期对光催化剂板进行清洗（用水）。而且设备能耗低，（每处理200立方米/小时，仅耗电约0.3度电能），设备风阻低＜50pa,可节约大量排风动力能耗；（十三）光催化杀菌除臭装置在运行时无需对被处理的气体进行特殊的预处理，如加温、加湿等,设备工作环境温度在摄氏-30℃－95℃之间，湿度在40%－98%之间均可正常工作；（十四）设备占地面积小，自重轻，适合于公共厕所内布置紧凑、场地狭小等特殊条件，设备占地面积＜0.3平方米。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱的结构示意图；

图2为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的光催化板的结构示意图；

图3为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的紫外光灯管的结构示意图；

图4为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的可变速轴流风机的结构示意图；

图5为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的控制系统的结构示意图；

图6为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱中安装光催化板的结构示意图；

图7为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱中安装光催化板和紫外光灯管的结构示意图；

图8为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱中安装光催化板、紫外光灯管以及可变速轴流风机的结构示意图；

图9为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱中安装光催化板、紫外光灯管、可变速轴流风机以及控制系统的结构示意图；

图10为本发明公开的光催化杀菌除臭装置的机箱整体外观示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1.机箱 11.吸气口 12.排气口 13.板架 14.灯架 15.风机架 16.机箱门 17.进气腔室 18.出气腔室 2.网孔板 3.紫外光灯管 4.可变速轴流风机 5.控制系统 51.显示屏 52.报警器 53. 定时开关装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参见图1-图10，如其中的图例所示，一种光催化杀菌除臭装置，用于清除空气中的细菌和异味，包括：

一机箱1，设有一吸气口11、一排气口12、三板架13、两排灯架（每排灯架包括三个灯架14）、一风机架15以及一机箱门16；

一杀菌除臭机构，包括一光催化板和一催化光源，上述光催化板为一层或多层表面涂覆有光催化剂层的网孔板2；网孔板2可拆卸连接于板架13上并且将机箱1的内腔分隔为对应于吸气口11的一进气腔室17和对应于排气口12的一出气腔室18；催化光源为紫外光灯管3，紫外光灯管3排列设置于网孔板2的一侧或两侧并且可拆卸连接于灯架14上，紫外光灯管3发出的紫外光照射上述光催化剂层；

一排气机构，为设于出气腔室18中的一可变速轴流风机4，用于使空气自吸气口11依次穿流过进气腔室17、网孔板2以及出气腔室18至排气口12；

一控制系统，分别电连接紫外光灯管3和可变速轴流风机4。

上述光催化剂层为锐钛型二氧化钛层，上述紫外光灯管3发出波长为254nm的紫外光；该紫外光功率为6mw～40mw；该紫外光照射并激发上述锐钛型二氧化钛层形成光生空穴和光生电子，上述空气在上述光催化板中停留的时间为2～3s。

网孔板2为具有强吸附性能的陶瓷网孔板。

上述控制系统包括中央处理单元和电连接于上述中央处理单元的一显示模块、一报警模块以及一定时开关模块，机箱1的外壁上设有电连接上述显示模块的一显示屏51、电连接上述报警模块的一报警器52以及电连接上述定时开关模块的一定时开关装置53。

上述技术方案中网孔板2和紫外光灯管3可拆卸的连接于机箱1的内壁上，方便拆装更换和保存，采用可变速轴流风机4连续循环抽气的方式、可把厕所内四周，特别是上、下位置的气体（病菌较为集中的地方）都吸入装置，也能把附在室内物体表面的病菌通过空气的流动而吸入装置，从而克服了采用紫外光直接照射法功率小，容易形成不少死角的缺点。

以锐钛型二氧化钛层作为光催化剂层的主体，并根据处理不同的污染物掺杂各种不同的材料，降低光生电子和光生空穴的复合率，使光转化率有了很大的提高。而且这类光催化剂具有很强的耐酸、耐碱及耐磨的特点，使用寿命在5年以上；紫外光功率在6mw～40mw,被处理空气在光照区的停留时间在2～3秒，杀菌剂量达12000μws～80000μws,在如此大的杀菌剂量下，几乎所有的病菌包括流感及结核分枝杆菌、大肠杆菌、金色葡萄菌等都能被杀死。

采用陶瓷材质的光催化板，光催化板具有多孔性能，从而具有更强的吸附性能。

光催化杀菌除臭装置具有显示屏51，通过显示屏51直接显示装置的正常运行工况，一旦出现故障会立即显示故障位置和原因；光催化杀菌除臭装置具有报警器52，可以保证紫外灯的安全使用；光催化杀菌除臭装置具有自动定时开关装置53，根据用户实际需要装置运行的时间进行定时设定，这样既可降低相当一部分能耗，而且使紫外光灯管3使用寿命大大延长。

下面介绍本发明的工作过程。

步骤一、厕所内的空气通过可变速轴流风机4，经吸风口11进入机箱1的进气腔室17中；

步骤二、上述空气流经多层网孔板2时，锐钛型二氧化钛层在紫外光灯管3的光束照射下，产生的强氧化作用把上述空气中的氨、硫化氢及VOC等有机挥发气体迅速氧化成无害的物资；同时锐钛型二氧化钛层在紫外光灯管3的照射下产生的羟基自由基，能把部分单用紫外光难以杀死的带核或带膜的病菌都杀死，细菌的核或膜均为有机分子结构，通过羟基自由基的强氧化能力先除去病菌的核或膜，从而使紫外光束直接裂解气体中细菌的分子键，破坏病菌的核酸（DNA），极大的提高了杀菌速度和效率；同时部分在紫外光照射下被杀死，但是进入空气后重新复活的细菌，羟基自由基强氧化作用下，可把已破坏后的病菌的核酸进一步氧化成CO₂和H₂O，使之完全无法再生，彻底达到杀灭细菌的目的。

步骤三、处理后的上述空气进入机箱1的出气腔室18，并经过排风口12和通过排风管道排出，可排出室外，也可排入室内循环处理。

上述步骤二中的锐钛型二氧化钛层在具有一定能量的紫外光激发下，能使分子轨道中的电子离开价带(Valence band)跃迁至导带(conduction band)。从而在材料的价带形成光生空穴[Hole⁺]，在导带形成光生电子[e^-]。

光生电子具有极强的还原性，光生空穴则具有极强的氧化性，而且都有很强的能量，远远高出一般有机污染物的分子链的键能强度，所以可以很容易将几乎所有的有机污染物，分解成最原始的状态，称之为直接氧化。

光生空穴与气体中的水分子形成反应，产生羟基自由基（·OH）;光生电子能与表面的O₂形成反应，产生活性氧O₂ ^-及O₂ ^-2，活性氧本身具有很强的氧化性,而且活性氧能继续和水等羟基化合物反应生成羟基自由基。羟基自由基是一种活性极强的基团，具有120Kcal/mol的能量，可以轻易破坏掉共价键上的分子结构，而且·OH 自由基对任何反应物，不管是有机物还是无机物几乎无选择性，因而在光催化氧化中起着决定性的作用。在羟基自由基的作用下，可使极大部分有机污染物（包括不接受紫外光的），以及稳定性极强的分子，都能被降解后氧化成CO₂和H₂O，并能把产生臭味的氨、硫化氢等有害无机物氧化成无害、无臭的NO₃ ^-及SO₄ ⁼,称之为间接氧化。

激发锐钛型二氧化钛需要大于3.2eV能量的光子。光子的能量E与波长λ(Lambda)具有反比关系，E = h C / ，所以选择波长小于387.5nm的紫外光可以激发锐钛型二氧化钛，因此我们选择波长254nm的紫外光作为光催化的光源。

实施例2

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，上述光催化杀菌除臭装置至少为两台，该杀菌除臭装置形成空气对流和循环，采用二台以上光催化杀菌装置，使气体在厕所内形成对流和循环，防止有死角产生。

实施例3

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，上述可变速轴流风机4设置于进气腔室17中。

采用以上技术方案的有益效果：采用先进的光催化技术，利用光催化极强的氧化功能，把厕所内气体中的有害物，包括氨、硫化物及有机挥发气体高效氧化成无害的物资，去臭率可达99%以上，而且可杀灭几乎所有的细菌，并使其无法再生；二、采用表面涂覆有光催化剂层的网孔板，使被处理的空气与光催化剂的接触面和接触时间大大增加，从而提高了光催化效率；三、采用具有模块化结构的控制系统，可以实现本光催化杀菌除臭装置的自动控制。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种光催化杀菌除臭装置，用于清除空气中的细菌和异味，其特征在于，包括：

机箱，设有吸气口和排气口；

控制系统，分别电连接所述催化光源和排气机构。

2.根据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述光催化剂层为锐钛型二氧化钛层，所述催化光源为波长小于387.5nm的紫外光；所述紫外光功率为6mw～40mw；所述紫外光照射并激发所述锐钛型二氧化钛层形成光生空穴和光生电子；所述空气在所述光催化板中停留的时间为2～3s。

3.根据权利要求2所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述催化光源为波长254nm的紫外光。

4.根据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述催化光源为紫外光灯管，所述紫外光灯管排列设置于所述网孔板的一侧或两侧并且连接于所述机箱的内壁上；所述控制系统电连接所述紫外光灯管。

5.根据权利要求4所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述机箱的内壁设有灯架，所述紫外光灯管可拆卸连接于所述灯架上。

6.根据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述网孔板为具有强吸附性能的陶瓷网孔板。

7.根据权利要求6所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述机箱的内壁设有板架，所述陶瓷网孔板可拆卸的连接于所述板架上。

8.根据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述排气机构为设于所述进气腔室和/或出气腔室中的可变速轴流风机，所述控制系统电连接所述可变速轴流风机。

9.据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述控制系统包括中央处理单元和电连接于所述中央处理单元的显示模块、报警模块以及定时开关模块，所述机箱的外壁上设有电连接所述显示模块的显示屏、电连接所述报警模块的报警器以及电连接所述定时开关模块的定时开关装置。

10.根据权利要求1所述的光催化杀菌除臭装置，其特征在于，所述光催化杀菌除臭装置至少为两台，所述杀菌除臭装置形成空气对流和循环。