CN104784732A - 一种高效空气净化消毒装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气净化设备，具体涉及一种高效空气净化消毒装置，包括绝缘框架、设于绝缘框架内的主箱和控制箱，主箱为L型主箱，主箱包括进风口和出风口，主箱的进风口处密封螺接有金属网罩，金属网罩内设有活性碳纤维毡过滤层；主箱的进风口和出风口之间依次设有排风扇、紫外线杀菌消毒区、一级静电场、多层过滤器、二级静电场、多层过滤器、过滤筒；本发明不仅保留了综合贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、非平衡态等离子体催化净化技术，对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更高效的净化消毒能力，而且还克服了现有技术中净化效率低、净化的空气量也小的缺点，适应了时代的发展。

Description

一种高效空气净化消毒装置

技术领域

本发明属于空气净化设备，具体涉及一种高效空气净化消毒装置。

背景技术

室内空气中的挥发性有机化合物、微生物是呼吸道疾病和外伤感染的重要元凶，空气中的可吸入颗粒物也是呼吸道疾病的致病和传播的重要途径。而且，目前房屋装修所用的装修材料释放的苯、甲醛等挥发性有机气体对人体的毒害十分严重。因此，通过空气净化消毒，特别是公共室内的空气净化消毒，对于预防各种疾病的传播，提高人们的生活环境质量具有十分重要的意义。

而室内空气的净化可以通过室内外空气的对流和交换来完成，但在空气流通不好的室内，空气的净化需要借助空气净化器来完成。

目前，在空气净化领域中，空气净化装置一般是通过紫外光照射附着在空气净化装置上的光触媒材料，与流经光触媒材料接触的空气中的有害微生物(细菌和病毒等)作用，并将流经空气中的有机化学污染物分解成二氧化碳、二氧化氮和水，实现对空气的净化。其中，主要是紫外线起到杀灭细菌、病毒等的作用，而紫外线对有机物的分解净化作用不显著。但光触媒材料经紫外光照射后起到净化有机物的作用，如专利申请号为：200610022533.5所公开的一种增加了纳米级金属化合物材料附着面积，对空气具有更大催化面，综合了贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、非平衡态等离子体催化净化技术，对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更好的净化消毒效果的空气净化消毒装置；但是该空气净化消毒装置不仅净化效率低而且净化的空气量也很小，无法适应时代的发展。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种高效空气净化消毒装置，该装置不仅净化的空气量大，而且净化效率高，同时也还保留了综合贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、非平衡态等离子体催化净化技术，对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更高效的净化消毒能力。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：一种高效空气净化消毒装置，包括绝缘框架、设于绝缘框架内的主箱和控制箱，所述的主箱为L型主箱，L型主箱能够使得空气流速得到缓冲，使得含有挥发性有机污染物和有害微生物的空气得到充分的消毒和净化；所述的主箱包括进风口和出风口，所述的主箱的进风口处密封螺接有金属网罩，所述的金属网罩内设有活性碳纤维毡过滤层；所述主箱的进风口和出风口之间依次设有排风扇、紫外线杀菌消毒区、一级静电场、多层过滤器、二级静电场、多层过滤器、过滤筒，所述的紫外线杀菌消毒区安装有若干与所述的控制箱电性连接的紫外线灯；所述的一级静电场的容积小于二级静电场的容积，所述的二级静电场的电场强度大于一级静电场的电场强度，所述的一级静电场和二级静电场内均设有若干成圆环形等角度排列的石英管，所述的若干成圆环形等角度排列的石英管的外围设有金属网，所述的石英管的中央设有高硼紫外灯管，所述的石英管内设有与所述控制箱电性连接的放电极。

进一步的，所述的多层过滤器由活性碳纤维和三层无纺布构成；活性炭纤维是经过活化的含炭纤维，将某种含碳纤维(如酚醛基纤维、PAN基纤维、黏胶基纤维、沥青基纤维等)经过高温活化(不同的活化方法活化温度不一样)，使其表面产生纳米级的孔径，增加比表面积，从而改变其物化特性；无纺布是一种非织造布，它是直接利用高聚物切片、短纤维或长丝将纤维通过气流或机械成网，然后经过水刺，针刺，或热轧加固，最后经过后整理形成的无编织的布料。具有柔软、透气和平面结构的新型纤维制品，优点是不产生纤维屑，强韧、耐用、丝般柔软，也是增强材料的一种，而且还有棉质的感觉，和棉织品相比，无纺布的袋子容易成形，而且造价便宜。无纺布还具有以下特性：

拨水、透气：聚丙烯切片不吸水，含水率零，成品拨水性佳，由100％纤维组成具多孔性，透气性佳，易保持布面干爽、易洗涤。

无毒、无刺激性:产品采用符合FDA食品级原料生产，不含其他化学成分，性能稳定，无毒、无异味，不刺激皮肤。

抗菌、抗化学药剂：聚丙烯属化学钝性物质，不虫蛀，并能隔离存在液体内细菌及虫类的侵蚀；抗菌、碱腐蚀、成品不因侵蚀而影响强度。

抗菌性：制品具拔水性，不发霉，并能隔离存在液体内细菌及虫类的侵蚀，不霉蛀。

物性佳：由聚丙烯纺丝直接铺成网热粘结而成，制品强度较一般短纤产品为佳，强度无方向性，纵横向强度相近。

在环保方面，目前使用的大多数无纺布的原材料是聚丙烯，而塑料袋的原材料是聚乙烯，两种物质虽然名字相似，但在化学结构上却相差甚远。聚乙烯的化学分子结构具有相当强的稳定性，极难降解，所以塑料袋需要300年才可分解完毕；而聚丙烯的化学结构不牢固，分子链很容易就可断裂，从而可以有效地降解，并且在无毒的形态中进入下一步环境循环。

进一步的，所述的过滤筒的侧壁为褶皱状，所述的过滤筒的侧壁由金属支撑网和所述的多层过滤器组合而成，所述的多层过滤器设于金属支撑网的外侧。

进一步的，所述的排风机由电机和风叶构成，所述的风叶为轴流式风叶，所述的电机与所述的控制箱电性连接。

进一步的，所述的排风扇与所述的紫外线杀菌消毒区之间设有活性碳纤维毡过滤层；活性炭纤维毡具有有超强的吸附能力是因为碳纤维高温活化后，纤维表面布满微孔(即氢、氧原子挥发前所占位置)，其孔径为一根头发丝的十万分之一，把这些微孔的内表面展开，1g活性炭纤维毡的展开面积高达1600㎡，这是这些微孔起到了吸附气味的作用从物理学可知，物体的表面对外存在引力，表面越大吸附力越大，活性碳正是通过这种范德华力与化学键的作用吸附周边分子并牢固与微孔之中。

进一步的，所述的石英管和金属网的表面均附着有纳米级金属化合物材料，所述纳米级金属化合物材料包括钯化物、硒化物及单质的铂粒子和银粒子材料；纳米级金属化合物材料是下述组合材料：Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh；硫化物、硒化物等半导体材料；过渡金属离子Fe³⁺、Co²⁺、Cr³⁺、Ni³⁺、Mo⁵⁺、Re⁵⁺、Ru³⁺、W⁶⁺等，稀土金属离子La、Ce、Er、Pr、Gd、Nd、Sm等，无机官能团离子Li⁺、Na⁺、K⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、SO₄ ^2-等共同作用下修饰纳米TiO₂，影响TiO₂的表面性质，改善其光催化活性。其中部分材料是纳米级材料，部分材料可以是非纳米级材料。紫外光本身具有杀灭空气中细菌、病毒等的作用，同时照射纳米级金属化合物材料提供能量。纳米级金属化合物材料中的半导体，吸收光后加快其它物质的化学反应速率，本身在反应前后质量和性质都不改变的物质。最常用的有对人体无害的TiO2，其化学稳定性高，耐UV光腐蚀，并且具有较深的价带能级，可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO²表面得到实现和加速，纳米级金属化合物材料中的半导体TiO2吸收紫外光后激发电子，产生电子-空穴对，并迅速移动到材料表面，激活材料表面吸附的氧和水分，产生具有极强氧化能力的活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-，活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-将有机物氧化分解成对人体无害的H₂O和CO₂，反应方程式：TiO₂+hv→e-+h+(注：hv入射光，e-：光致电子，h+：光致空穴，入射光激发TiO₂，使其发生能带反应，产生e-和h+)。半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙，Eg)的光照射半导体时，价带上的电子(e-)被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，并在电场作用下分离并迁移到粒子表面，半导体的光吸收阈值Kg与带隙Eg有关，其关系式为：Kg(nm)＝1240Eg(eV)，常用宽带隙半导体吸收波长阈值大都在紫外光区，应用最多的锐钛矿型TiO₂在pH为1时的带隙为3.2eV，光催化所需入射光最大波长为387nm，TiO₂的禁带宽度为3.2eV，对应的光吸收波长阀值为387.5nm，当受到波长小于或等于387.5nm光照射时，价带上的电子会被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，光致空穴的标准氢放电极电位放电极为1.0～3.5eV。具有很强的得电子能力，可夺取粒子表面的有机物或体系中的电子，使原本不吸收光的物质被活化而氧化；而光致电子的标准氢放电极电位为+0.5～-1.5eV，具有强还原性可使半导体表面的电子受体被还原。如此可见，光致电子和空穴一旦分离，并迁移到粒子表面的不同位置，就有可能参与氧化还原反应，氧化或还原吸附在粒子表面的物质。

进一步的，所述的主箱的外侧面的下方设有与电控箱连接的开关。

进一步的，所述的二级静电场内的石英管的数量和排列密度均大于所述的一级静电场内的石英管的数量和排列密度。

进一步的，所述的主箱的内壁设有防腐涂层，能够极大延长该高效空气净化消毒装置的使用寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不仅保留了综合贵金属沉积技术、纳米银离子杀菌技术、复合半导体技术、非平衡态等离子体催化净化技术，对空气中的挥发性有机污染物和有害微生物具有更高效的净化消毒能力，而且还克服了现有技术中净化效率低、净化的空气量也小的缺点，适应了时代的发展。

附图说明

图1是本发明的具体实施例的外部结构示意图。

图2是本发明的具体实施例的内部结构示意图。

图3是本发明的具体实施例的局部结构示意图。

附图标记说明：主箱1，开关101，绝缘框架2，金属网罩3，排风扇4，紫外线杀菌消毒区5，紫外线灯501，一级静电场6，二级静电场7，石英管8，放电极9，活性碳纤维毡过滤层10，过滤筒11，金属支撑网1101，多层过滤器12，控制箱13。

具体实施方案

下面根据说明书附图详细说明本发明的具体实施例：

如图1、图2和图3所示：一种高效空气净化消毒装置，包括绝缘框架2、设于绝缘框架2内的主箱1和控制箱13，所述的主箱1为L型主箱1，所述主箱1的内壁设有防腐涂层，所述的主箱1的外侧面的下方设有与电控箱连接的开关101，所述的主箱1包括进风口和出风口，所述的主箱1的进风口处密封螺接有金属网罩3，所述的金属网罩3内设有活性碳纤维毡过滤层10；所述主箱1的进风口和出风口之间依次设有排风扇4、紫外线杀菌消毒区5、一级静电场6、多层过滤器12、二级静电场7、多层过滤器12、过滤筒11，所述的紫外线杀菌消毒区5安装有若干与所述的控制箱13电性连接的紫外线灯501；所述的一级静电场6的容积小于二级静电场7的容积，所述的二级静电场7的电场强度大于一级静电场6的电场强度，所述的一级静电场6和二级静电场7内均设有若干成圆环形等角度排列的石英管8，所述的二级静电场7内的石英管8的数量和排列密度均大于所述的一级静电场6内的石英管8的数量和排列密度，所述的若干成圆环形等角度排列的石英管8的外围设有金属网，所述的石英管8的中央设有高硼紫外灯管，所述的石英管8内设有与所述控制箱13电性连接的放电极9；所述的多层过滤器12由活性碳纤维和三层无纺布构成；所述的过滤筒11的侧壁为褶皱状，所述的过滤筒11的侧壁由金属支撑网1101和所述的多层过滤器12组合而成，所述的多层过滤器12设于金属支撑网1101的外侧；所述的排风机由电机和风叶构成，所述的风叶为轴流式风叶，所述的电机与所述的控制箱13电性连接；所述的排风扇4与所述的紫外线杀菌消毒区5之间设有活性碳纤维毡过滤层10，活性炭纤维毡具有有超强的吸附能力是因为碳纤维高温活化后，纤维表面布满微孔(即氢、氧原子挥发前所占位置)，其孔径为一根头发丝的十万分之一，把这些微孔的内表面展开，1g活性炭纤维毡的展开面积高达1600㎡，这是这些微孔起到了吸附气味的作用从物理学可知，物体的表面对外存在引力，表面越大吸附力越大，活性碳正是通过这种范德华力与化学键的作用吸附周边分子并牢固与微孔之中；所述的石英管8和金属网的表面均附着有纳米级金属化合物材料，所述纳米级金属化合物材料包括钯化物、硒化物及单质的铂粒子和银粒子材料；纳米级金属化合物材料是下述组合材料：Pt、Ag、Ir、Au、Ru、Pd、Rh；硫化物、硒化物等半导体材料；过渡金属离子Fe³⁺、Co²⁺、Cr³⁺、Ni³⁺、Mo⁵⁺、Re⁵⁺、Ru³⁺、W⁶⁺等，稀土金属离子La、Ce、Er、Pr、Gd、Nd、Sm等，无机官能团离子Li⁺、Na⁺、K⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、SO₄ ^2-等共同作用下修饰纳米TiO₂，影响TiO₂的表面性质，改善其光催化活性。其中部分材料是纳米级材料，部分材料可以是非纳米级材料。紫外光本身具有杀灭空气中细菌、病毒等的作用，同时照射纳米级金属化合物材料提供能量。纳米级金属化合物材料中的半导体，吸收光后加快其它物质的化学反应速率，本身在反应前后质量和性质都不改变的物质。最常用的有对人体无害的TiO₂，其化学稳定性高，耐UV光腐蚀，并且具有较深的价带能级，可使一些吸热的化学反应在被光辐射的TiO₂表面得到实现和加速，纳米级金属化合物材料中的半导体TiO2吸收紫外光后激发电子，产生电子-空穴对，并迅速移动到材料表面，激活材料表面吸附的氧和水分，产生具有极强氧化能力的活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-，活性氢氧自由基·OH和超氧阴离子自由基O₂-将有机物氧化分解成对人体无害的H₂O和CO₂，反应方程式：TiO₂+hv→e-+h+(注：hv入射光，e-：光致电子，h+：光致空穴，入射光激发TiO₂，使其发生能带反应，产生e-和h+)。半导体粒子具有能带结构，一般由填满电子的低能价带和空的高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。当用能量等于或大于禁带宽度(也称带隙，Eg)的光照射半导体时，价带上的电子(e-)被激发跃迁至导带，在价带上产生相应的空穴(h+)，并在电场作用下分离并迁移到粒子表面，半导体的光吸收阈值Kg与带隙Eg有关，其关系式为：Kg(nm)＝1240Eg(eV)，常用宽带隙半导体吸收波长阈值大都在紫外光区，应用最多的锐钛矿型TiO2在pH为1时的带隙为3.2eV，光催化所需入射光最大波长为387nm，TiO2的禁带宽度为3.2eV，对应的光吸收波长阀值为387.5nm，当受到波长小于或等于387.5nm光照射时，价带上的电子会被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，光致空穴的标准氢放电极9电位放电极9为1.0～3.5eV。具有很强的得电子能力，可夺取粒子表面的有机物或体系中的电子，使原本不吸收光的物质被活化而氧化；而光致电子的标准氢放电极9电位为+0.5～-1.5eV，具有强还原性可使半导体表面的电子受体被还原。如此可见，光致电子和空穴一旦分离，并迁移到粒子表面的不同位置，就有可能参与氧化还原反应，氧化或还原吸附在粒子表面的物质。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种高效空气净化消毒装置，包括绝缘框架(2)、设于绝缘框架(2)内的主箱(1)和控制箱(13)，其特征在于：所述的主箱(1)包括进风口和出风口，所述的主箱(1)的进风口处密封螺接有金属网罩(3)，所述的金属网罩(3)内设有活性碳纤维毡过滤层(10)；所述主箱(1)的进风口和出风口之间依次设有排风扇(4)、紫外线杀菌消毒区(5)、一级静电场(6)、多层过滤器(12)、二级静电场(7)、多层过滤器(12)、过滤筒(11)，所述的紫外线杀菌消毒区(5)安装有若干与所述的控制箱(13)电性连接的紫外线灯(501)；所述的一级静电场(6)的容积小于二级静电场(7)的容积，所述的二级静电场(7)的电场强度大于一级静电场(6)的电场强度，所述的一级静电场(6)和二级静电场(7)内均设有若干成圆环形等角度排列的石英管(8)，所述的若干成圆环形等角度排列的石英管(8)的外围设有金属网，所述的石英管(8)的中央设有高硼紫外灯管，所述的石英管(8)内设有与所述控制箱(13)电性连接的放电极(9)，所述的过滤筒(11)的侧壁为褶皱状，所述的过滤筒(11)的侧壁由金属支撑网(1101)和所述的多层过滤器(12)组合而成，所述的多层过滤器(12)设于金属支撑网(1101)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种高效空气净化消毒装置，其特征在于：所述的排风机由电机和风叶构成，所述的风叶为轴流式风叶，所述的电机与所述的控制箱(13)电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效空气净化消毒装置，其特征在于：所述的排风扇(4)与所述的紫外线杀菌消毒区(5)之间设有活性碳纤维毡过滤层(10)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种高效空气净化消毒装置，其特征在于：所述的石英管(8)和金属网的表面均附着有纳米级金属化合物材料，所述纳米级金属化合物材料包括钯化物、硒化物及单质的铂粒子和银粒子材料。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种高效空气净化消毒装置，其特征在于：所述的二级静电场(7)内的石英管(8)的数量和排列密度均大于所述的一级静电场(6)内的石英管(8)的数量和排列密度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种高效空气净化消毒装置，其特征在于：所述的主箱(1)的内壁设有防腐涂层。