CN103656899B - 带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，属于新能源劳护用品空气净化技术领域。室外雾霾空气中的人戴着防雾霾头罩，污染空气经过活性炭过滤网过滤和电风扇加快进气进入进气管，锂离子电池向安装在LED紫外灯支架上的LED紫外灯供电，LED紫外灯射出的光线照射纳米级二氧化钛光催化网中的纳米级二氧化钛，增强了半导体光催化剂纳米级二氧化钛吸附、降解有机污染物和无机污染物的能力，结合使用医疗级HEPA过滤网、纳米银离子抗菌涂料、纳米大气净化涂料技术，进入的空气通过通气孔甲进入微型空气净化器处理成洁净空气，洁净空气通过通气孔乙进入洁净空气储藏室和洁净空气供气管供给人的呼吸，保护人的头部。

Description

带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩

技术领域

本发明涉及带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，属于新能源劳护用品空气净化技术领域。

背景技术

据中央气象台统计，截至2013年12月4日18时中国已有25个省（区、市）不同程度地出现过雾霾天气。南京首次启动红色预警，南京的中小学、幼儿园全部停课。12月4日江苏省南京、无锡、徐州、常州、淮安、连云港、镇江、泰州8城市空气达到严重污染水平，其他五城市空气均为重度污染。江苏境内多条高速公路关闭，盐城街头一度时间能见度不足10米。上海浓雾弥漫。江苏等地的部分地区有重度霾。‘斗雾霾’已经成为人们普遍关心的事。

市民雾霾天出行要记得戴口罩。12月4日晚起，南京的环卫工每人领到2副带有活性炭过滤芯片的N95口罩，南京交警戴着配有4个过滤内芯的口罩指挥交通，口罩对口鼻有一定的保护作用，然而雾霾中的PM2.5细颗粒物带有多种有毒物质，对人的眼睛、人的耳腔、人的面部皮肤、头部皮肤、颈部皮肤，甚至人的头发都会造成伤害，一般的纱布口罩阻挡不住PM2.5细颗粒物的流过。在持续多日的雾霾天气里，光靠戴口罩，已不能严密保护好人的头部的所有器官、皮肤和头发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩。

在雾霾天气里戴着带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩到户外活动的人的头部能得到基本密闭的、但装备有进气管和呼出气阀门的对外气流畅通的防污染硬顶帽和面部透明头罩的严密保护。遇到通气渠道不畅时，随时可以拉开头罩下方的拉链，进行中量通气或大量通气，使用安全。当透明面部头罩下方的拉链闭合时，污染空气一般不会从防污染披肩短上衣的下面流进透明面部头罩。安装在进气管的顶部上面的锂离子电池安装盒内的锂离子电池通过导电线、控制器、分流器向安装在进气管内的电风扇供电、电风扇的叶片快速旋转、将外面的污染空气吸进来，污染空气进入吸气管时，首先碰到活性炭过滤网通过过滤作用将污染空气中的粗颗粒物（例如PM10）、臭气、花粉、部分有害气体阻挡在外面，污染空气经过活性炭过滤网的初步处理后，接着从进气管经过通气孔甲进入防污染硬顶帽的上半部的空间，安装在防污染硬顶帽的帽顶里层表面上的纳米大气净化涂料层中的纳米大气净化涂料清除空气中的氮氧化物、一氧化碳和二氧化硫有害气体，安装在防污染硬顶帽的帽顶里层表面上的负离子发生器向空气中释放负氧离子，提高空气质量。在防污染硬顶帽的上半部内，空气从上向下要依次通过三层处理空气中污染物和细菌、病毒的网：第一层网是纳米级二氧化钛光催化网，LED紫外灯发射出紫外光线照射纳米级二氧化钛光催化网，纳米级二氧化钛光催化剂在紫外光线的照射下，能把光能转化为化学能，有效地降解有机污染物和一部分无机污染物，半导体光催化剂的比表面积很大，有很强的吸附有机污染物并能很好地降解甲醛、甲苯等污染物，效果几乎可达到100%，利用纳米级二氧化钛光催化净化空气不会造成二次污染，还能达到抗菌、消毒和去除异味的效果。第二层网是纳米银离子抗菌涂料网，能有效地抑制流过的空气中的细菌、霉菌的生长，净化空气中一氧化碳、氮氧化合物、二氧化硫、氨气和其他有害气体。第三层网是医疗级HEPA过滤网，能99%的阻挡PM2.5中的PM0.5、PM0.3和PM0.1细颗粒物通过该网，吸附容量大，净化效率高，并具备吸水性。初步处理过的污染空气流过这三层网后，已变成高质量的洁净空气。防污染硬顶帽的上半部中的各部件构成为精巧的、随身携带的微型空气净化器。为防止紫外光线对人的头顶部的皮肤产生伤害，在防污染硬顶帽的上半部和下半部的中间设置包含有一定量的铅元素的防辐射隔离板，并在防辐射隔离板的后部开设通气孔乙，洁净空气从防污染硬顶帽的上半部通过通气孔乙流进下半部，防污染硬顶帽的下半部是在人头的头顶部的周围特制的洁净空气储藏室，洁净空气储藏室的内部是空心的、可用于储气，洁净空气储藏室的外侧壁紧贴防污染硬顶帽的帽内壁，洁净空气储藏室的内侧壁是用软质材料制成的，使人的头部接触后感到舒适的柔性材料。从洁净空气储藏室输出的洁净空气通过洁净空气供气管喷出到人的嘴角的旁边，并充满面部透明头罩的里面的空间，使人的双眼、口鼻、耳朵、人的面部皮肤、颈部皮肤、头皮和头发全部接触洁净空气，不再受到污染空气中的有害物质的伤害。人的口鼻吸进气时，吸进的全部是洁净空气，人的口鼻呼出气时，呼出的二氧化碳能通过安装在口鼻前方的呼出气阀门排放到面部透明头罩的外面，呼出气阀门是单向阀门，呼出气时面部透明头罩内部的气压加大，气流会顶开呼出气阀门将二氧化碳排放出去，吸气时面部透明头罩内部的气压减小，呼出气阀门闭合，不会让外部的污染空气流入面部透明头罩。

在防污染硬顶帽（1）的上半部内，由防辐射隔离板以上的各部件组成微型空气净化器，在严重污染或重度污染的雾霾天里，老年人和儿童不到户外去了，中、小学校的体育课也不到户外上了，可是农民到田间劳动必须到户外，建筑工人在楼顶进行作业必须到户外，商贩到街上摆摊做生意必须到户外，中、小学生为了保证体育课的运动量必须到户外，环卫工人、邮政人员、交通警察吃苦耐劳坚持在户外上班，为了保证在户外工作、劳动和生活的人们的健康。为了不让雾霾影响人类的健康，制造和应用轻便的带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩有利于人们在雾霾天气里坚持到户外去参加生产劳动和体育锻炼，也有利于社会生活的正常进行。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由防污染硬顶帽1、面部透明头罩2、呼出气阀门3、拉链4、防污染披肩短上衣5、右固定系带6、左固定系带7、活性炭过滤网8、进气管9、锂离子电池安装盒10、锂离子电池11、导电线12、控制器13、分流器14、电风扇15、纳米大气净化涂料层16、负离子发生器17、LED紫外灯支架18、LED紫外灯19、纳米级二氧化钛光催化网支撑架20、纳米级二氧化钛光催化网21、纳米银离子抗菌涂料网支撑架22、纳米银离子抗菌涂料网23、医疗级HEPA过滤网支撑架24、医疗级HEPA过滤网25、通气孔甲26、洁净空气供气管27、防辐射隔离板28、洁净空气储藏室29、微型空气净化器30、通气孔乙31共同组成带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩；

防污染硬顶帽1与面部透明头罩2胶合成一个整体，在面部透明头罩2上的、正对着人头上的口和鼻的位置安装呼出气阀门3，在面部透明头罩2的下方安装拉链4和防污染披肩短上衣5，在防污染硬顶帽1的顶部的外表面上安装进气管9，在进气管9的前部安装活性炭过滤网8，在进气管9内的中部安装电风扇15、导电线12，在进气管9的顶部安装锂离子电池安装盒10、锂离子电池11、控制器13、分流器14，在进气管9的底部安装通气孔甲26，在防污染硬顶帽1的帽顶里层的表面上安装有纳米大气净化涂料层16和负离子发生器17，在防污染硬顶帽1上半部的帽顶里层与防辐射隔离板28之间从上向下依次安装有LED紫外灯支架18、LED紫外灯19、纳米级二氧化钛光催化网支撑架20、纳米级二氧化钛光催化网21、纳米银离子抗菌涂料网支撑架22、纳米银离子抗菌涂料网23、医疗级HEPA过滤网支撑架24、医疗级HEPA过滤网25，在防污染硬顶帽1的下半部的人头的周围安装有洁净空气储藏室29，在防辐射隔离板28上安装有通气孔乙31，防污染硬顶帽1上半部的微型空气净化器30通过通气孔乙31与下半部的洁净空气储藏室29相互连接并通气，洁净空气储藏室29的下方、面部透明面罩2的内部安装有洁净空气供气管27，洁净空气储藏室29与洁净空气供气管27相互连接并通气；

锂离子电池11通过导电线12与控制器13连接，控制器13通过导电线12与分流器14连接，分流器14通过导电线12与电风扇15连接，分流器14通过导电线12与LED紫外灯19连接，分流器14通过导电线12与负离子发生器17连接。

锂离子电池11是磷酸铁锂离子电池或钴酸锂离子电池或锰酸锂离子电池或钛酸锂离子电池。

LED紫外灯19是3只—30只的、功率为0.06W—1W的LED紫外灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①省电节能。由于LED紫外灯在使用中比一般的紫外灯节省40%的电能，LED紫外灯发射出的少量光能已能激活纳米级二氧化钛光催化网产生光催化作用。②高效去污。纳米级二氧化钛光催化剂被紫外光激活后，能高效吸附并降解多种有机污染物，效果几乎可达到100%，分解大量的有机污染物为水和二氧化碳，可同时吸附并降解部分无机污染物，没有其他毒副产物出现，不会造成二次污染，是目前‘治霾’材料中的首选。③多重过滤。安装在进气管口的活性炭过滤网能将空气中PM10等较粗的颗粒物、臭气、花粉、部分有害气体阻挡在外，防污染硬顶帽的帽顶里层表面上的纳米大气净化涂料能清除空气中的氮氧化合物、一氧化碳和二氧化硫，安装在防污染硬顶帽的上半部内的纳米级二氧化钛光催化网能吸附并降解空气中的多种有机污染物和部分无机污染物，安装在防污染硬顶帽上半部内的医疗级HEPA过滤网能捕捉流经网上微孔的空气中的99%的PM0.5、PM0.3和PM0.1细颗粒物，将PM2.5实时浓度从300微克∕立方米以上降低到75微克∕立方米以下，确保人的呼吸器官健康，保护人头上的各个部位的器官，显著延长人的寿命。④功能全面。安装在防污染硬顶帽的帽顶里层表面上的负离子发生器，通电后产生的负离子能去除空气中的污染物，增进人体的健康。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

室外雾霾空气中的人戴着防雾霾头罩，污染空气经过活性炭过滤网过滤和电风扇加快进气进入进气管，锂离子电池向安装在LED紫外灯支架上的LED紫外灯供电，LED紫外灯射出的光线照射纳米级二氧化钛光催化网中的纳米级二氧化钛，增强了半导体光催化剂纳米级二氧化钛吸附、降解有机污染物和无机污染物的能力，结合使用医疗级HEPA过滤网、纳米银离子抗菌涂料、纳米大气净化涂料技术，进入的空气通过通气孔甲进入微型空气净化器处理成洁净空气，洁净空气通过通气孔乙进入洁净空气储藏室和洁净空气供气管供给人的呼吸，保护人的头部。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由防污染硬顶帽1、面部透明头罩2、呼出气阀门3、拉链4、防污染披肩短上衣5、右固定系带6、左固定系带7、活性炭过滤网8、进气管9、锂离子电池安装盒10、锂离子电池11、导电线12、控制器13、分流器14、电风扇15、纳米大气净化涂料层16、负离子发生器17、LED紫外灯支架18、LED紫外灯19、纳米级二氧化钛光催化网支撑架20、纳米级二氧化钛光催化网21、纳米银离子抗菌涂料网支撑架22、纳米银离子抗菌涂料网23、医疗级HEPA过滤网支撑架24、医疗级HEPA过滤网25、通气孔甲26、洁净空气供气管27、防辐射隔离板28、洁净空气储藏室29、微型空气净化器30、通气孔乙31共同组成带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩；

防污染硬顶帽1与面部透明头罩2胶合成一个整体，在面部透明头罩2上的、正对着人头上的口和鼻的位置安装呼出气阀门3，在面部透明头罩2的下方安装拉链4和防污染披肩短上衣5，在防污染硬顶帽1的顶部的外表面上安装进气管9，在进气管9的前部安装活性炭过滤网8，在进气管9内的中部安装电风扇15、导电线12，在进气管9的顶部安装锂离子电池安装盒10、锂离子电池11、控制器13、分流器14，在进气管9的底部安装通气孔甲26，在防污染硬顶帽1的帽顶里层的表面上安装有纳米大气净化涂料层16和负离子发生器17，在防污染硬顶帽1上半部的帽顶里层与防辐射隔离板28之间从上向下依次安装有LED紫外灯支架18、LED紫外灯19、纳米级二氧化钛光催化网支撑架20、纳米级二氧化钛光催化网21、纳米银离子抗菌涂料网支撑架22、纳米银离子抗菌涂料网23、医疗级HEPA过滤网支撑架24、医疗级HEPA过滤网25，在防污染硬顶帽1的下半部的人头的周围安装有洁净空气储藏室29，在防辐射隔离板28上安装有通气孔乙31，防污染硬顶帽1上半部的微型空气净化器30通过通气孔乙31与下半部的洁净空气储藏室29相互连接并通气，洁净空气储藏室29的下方、面部透明面罩2的内部安装有洁净空气供气管27，洁净空气储藏室29与洁净空气供气管27相互连接并通气；

锂离子电池11通过导电线12与控制器13连接，控制器13通过导电线12与分流器14连接，分流器14通过导电线12与电风扇15连接，分流器14通过导电线12与LED紫外灯19连接，分流器14通过导电线12与负离子发生器17连接。

锂离子电池11是磷酸铁锂离子电池或钴酸锂离子电池或锰酸锂离子电池或钛酸锂离子电池。

LED紫外灯19是3只—30只的、功率为0.06W—1W的LED紫外灯。

世界卫生组织设定的PM2.5平均浓度安全值是25微克∕立方米。世界卫生组织在2005年版‘空气质量准则’中指出：当PM2.5年均浓度达到每立方米35微克时，人的死亡风险比每立方米10微克的情形约增加15%。中国的PM2.5标准数值为75微克∕立方米。2012年11月1日上午十时半，湖南省长沙市环保局环境监测站六楼楼顶的火车新站子站PM2.5检测站，正在运行的检测仪器仪表显示PM2.5为53.6微克∕立方米，数据低于75微克∕立方米的国家标准，说明当天长沙的空气质量较好，市民可放心出行，PM2.5如果超过75微克∕立方米，市民则要关好门窗少出行。2013年12月1日—9日江苏遭遇今年来最可怕雾霾，12月4日江苏各城市PM2.5小时均值苏州为368、无锡为360、常州为291、南京为257、镇江为250、南通为245、泰州558、扬州为301、盐城为545、淮安为468、宿迁为388、连云港为467、徐州为241，远远超过75微克∕立方米的空气中PM2.5浓度的国家标准。12月4日南京扬子晚报记者和空气检测专家一起做实验，在中山北路主干道附近实测室外的PM2.5浓度为689微克∕立方米，此处室内为443微克∕立方米，在室内或户外戴口罩会有一定作用，但仍然存在安全风险，所以生产带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩供应市场十分必要。人类在地球上生存，首先必须重视空气质量，由于雾霾微小，采用纳米新技术斗‘雾霾’会收到好的效果。

污染空气通过活性炭过滤网流入进气管，锂离子电池通过导电线、控制器、分流器向安装在进气管内的电风扇供电，电风扇的叶片快速旋转、加快吸入外面的污染空气通过活性炭过滤网的过滤流入进气管，空气接着通过通气孔甲进入防污染硬顶帽的上半部，帽顶里层上的纳米大气净化涂料层中的大气净化涂料能清除空气中的氮氧化合物、一氧化碳和二氧化硫，负离子发生器向空气中适量释放负氧离子，提高空气质量。空气从帽顶上半部的内部空间自上向下流过三层网，第一层是纳米级二氧化钛光催化网，当紫外线激活半导体光催化材料纳米级二氧化钛后，纳米级二氧化钛光催化剂能吸附并降解几乎近100%的有机污染物和部分无机污染物。第二层是纳米银离子抗菌涂料网，能抑制空气中细菌和病毒的生长繁殖。第三层是医疗级HEPA过滤网，能阻挡99%的PM0.5、PM0.3和PM0.1细颗粒物从该网的微孔通过，流过这三层网的空气已处理成为高质量的洁净空气，为防备紫外线伤及头皮和头发，在防污染硬顶帽的上半部和下半部的中间安装有含铅成分的防辐射隔离板，在防辐射隔离板上安装有通气孔乙，洁净空气从上半部的微型空气净化器通过通气孔乙流入下半部的洁净空气储藏室，洁净空气储藏室是帽内头顶部周围的、紧贴帽壁的充气气囊，从洁净空气储藏室伸到嘴角旁边的洁净空气供气管输送洁净空气通过下端管口源源不断喷出洁净空气、充满面部透明头罩里面的空间，用洁净空气保护人的口腔、鼻腔、双眼、耳腔、嘴唇、面皮、头皮和头发。呼出气阀门是单向阀门，在呼出气时能将废气排放到面部透明头罩的外面，污染空气不能通过呼出气阀门进入面部透明头罩。

现举出实施例如下：

实施例一：

室外雾霾空气中的人的头部戴着带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，污染空气经过活性炭过滤网过滤和电风扇加快进气进入进气管，磷酸铁锂离子电池向安装在LED紫外灯支架上的10只功率为0.3W的LED紫外灯供电，紫外灯发射出的紫外光线照射纳米级二氧化钛光催化网中的纳米级二氧化钛，增强了半导体光催化剂纳米级二氧化钛吸附、降解有机污染物和部分无机污染物的能力，结合使用医疗级HEPA过滤网、纳米银离子抗菌涂料、纳米大气净化涂料技术，进入进气管的空气通过通气孔甲进入微型空气净化器处理成洁净空气，洁净空气通过通气孔乙进入洁净空气储藏室和洁净空气供气管供给人的呼吸，保护人的头部上的所有器官和组织。

实施例二：

室外雾霾空气中的人的头部戴着带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，污染空气经过活性炭过滤网过滤和电风扇加快进气进入进气管，钴酸锂离子电池向安装在LED紫外灯支架上的18只功率为0.1W的LED紫外灯供电，紫外灯发射出的紫外光线照射纳米级二氧化钛光催化网中的纳米级二氧化钛，增强了半导体光催化剂纳米级二氧化钛吸附、降解有机污染物和部分无机污染物的能力，结合使用医疗级HEPA过滤网、纳米银离子抗菌涂料、纳米大气净化涂料技术，进入进气管的空气通过通气孔甲进入微型空气净化器处理成洁净空气，洁净空气通过通气孔乙进入洁净空气储藏室和洁净空气供气管供给人的呼吸，保护人的头部上的所有器官和组织。

Claims (3)

1.带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，其特征是，由防污染硬顶帽（1）、面部透明头罩（2）、呼出气阀门（3）、拉链（4）、防污染披肩短上衣（5）、右固定系带（6）、左固定系带（7）、活性炭过滤网（8）、进气管（9）、锂离子电池安装盒（10）、锂离子电池（11）、导电线（12）、控制器（13）、分流器（14）、电风扇（15）、纳米大气净化涂料层（16）、负离子发生器（17）、LED紫外灯支架（18）、LED紫外灯（19）、纳米级二氧化钛光催化网支撑架（20）、纳米级二氧化钛光催化网（21）、纳米银离子抗菌涂料网支撑架（22）、纳米银离子抗菌涂料网（23）、医疗级HEPA过滤网支撑架（24）、医疗级HEPA过滤网（25）、通气孔甲（26）、洁净空气供气管（27）、防辐射隔离板（28）、洁净空气储藏室（29）、微型空气净化器（30）、通气孔乙（31）共同组成带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩；

防污染硬顶帽（1）与面部透明头罩（2）胶合成一个整体，在面部透明头罩（2）上的、正对着人头上的口和鼻的位置安装呼出气阀门（3），在面部透明头罩（2）的下方安装拉链（4）和防污染披肩短上衣（5），在防污染硬顶帽（1）的顶部的外表面上安装进气管（9），在进气管（9）的前部安装活性炭过滤网（8），在进气管（9）内的中部安装电风扇（15）、导电线（12），在进气管（9）的顶部安装锂离子电池安装盒（10）、锂离子电池（11）、控制器（13）、分流器（14），在进气管（9）的底部安装通气孔甲（26），在防污染硬顶帽（1）的帽顶里层的表面上安装有纳米大气净化涂料层（16）和负离子发生器（17），在防污染硬顶帽（1）上半部的帽顶里层与防辐射隔离板（28）之间从上向下依次安装有LED紫外灯支架（18）、LED紫外灯（19）、纳米级二氧化钛光催化网支撑架（20）、纳米级二氧化钛光催化网（21）、纳米银离子抗菌涂料网支撑架（22）、纳米银离子抗菌涂料网（23）、医疗级HEPA过滤网支撑架（24）、医疗级HEPA过滤网（25），在防污染硬顶帽（1）的下半部的人头的周围安装有洁净空气储藏室（29），在防辐射隔离板（28）上安装有通气孔乙（31），防污染硬顶帽（1）上半部的微型空气净化器（30）通过通气孔乙（31）与下半部的洁净空气储藏室（29）相互连接并通气，洁净空气储藏室（29）的下方、面部透明面罩（2）的内部安装有洁净空气供气管（27），洁净空气储藏室（29）与洁净空气供气管（27）相互连接并通气；

锂离子电池（11）通过导电线（12）与控制器（13）连接，控制器（13）通过导电线（12）与分流器（14）连接，分流器（14）通过导电线（12）与电风扇（15）连接，分流器（14）通过导电线（12）与LED紫外灯（19）连接，分流器（14）通过导电线（12）与负离子发生器（17）连接。

2.根据权利要求1所述的带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，其特征是，所述的锂离子电池（11）是磷酸铁锂离子电池或钴酸锂离子电池或锰酸锂离子电池或钛酸锂离子电池。

3.根据权利要求1所述的带纳米级二氧化钛光催化网微型空气净化器的防雾霾头罩，其特征是，所述的LED紫外灯（19）是3只—30只的、功率为0.06W—1W的LED紫外灯。