CN105289294A - 一种用于净化空气的光催化滤芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于净化空气的光催化滤芯，所述滤芯包括内部构造有空腔的载体容器以及安置在所述空腔中的多个催化剂载体，其中：所述载体容器构造有连通所述空腔的透光口和/或所述空腔内构造有内部光源；所述催化剂载体为透明固体，所述催化剂载体外表面涂布有光催化剂；多个所述催化剂载体之间存在空隙；所述载体容器上构造有连通所述空腔与所述载体容器外部的进气口和排气口，由所述进气口进入所述空腔的空气通过多个所述催化剂载体之间的空隙后由所述排气口排出。与现有技术相比，本发明的光催化滤芯结构简单，便于安装维护，硬件成本以及维护成本都很低，具有较高的推广价值。

Description

一种用于净化空气的光催化滤芯

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体说涉及一种用于净化空气的光催化滤芯。

背景技术

随着工业化程度的不断进展，空气污染问题也越来越严重，空气中的有害物质浓度也越来越高。例如当前主要的空气污染源之一细颗粒物(又称细粒、细颗粒、PM2.5)。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质(例如，重金属、微生物等)，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

不断恶化的空气状况导致空气净化(空气过滤)的需求程度不断提高。空气净化的需求范围已不仅仅是传统工业领域，个人家庭的空气净化需求也不断加大。

在现有技术中，常用的空气净化方法之一是光催化法。

光催化法是通过光催化剂在光的照射下催化空气中的有害物质发生化学反应以达到净化空气的目地。光催化剂利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。在光催化剂的作用下几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，因而净化效果十分优秀。

但是，使用光催化剂必须构造特定的光源以及便于被净化空气与光催化剂接触的空气流通通道。光源以及空气流通通道的设置会直接影响到光催化剂的催化效率。为了实现较高的空气净化效率，现有技术中的使用光催化法的空气净化装置具有相当复杂的结构。这显著提高了空气净化装置的成本，严重影响了使用光催化法的推广应用。

为了降低使用光催化法的空气净化装置的成本，需要一种新的用于进行空气净化的光催化滤芯。

发明内容

为了降低使用光催化法的空气净化装置的成本，本发明提供了一种用于净化空气的光催化滤芯，所述滤芯包括内部构造有空腔的载体容器以及安置在所述空腔中的多个催化剂载体，其中：

所述载体容器构造有连通所述空腔的透光口和/或所述空腔内构造有内部光源；

所述催化剂载体为透明固体，所述催化剂载体外表面涂布有光催化剂；

多个所述催化剂载体之间存在空隙；

所述载体容器上构造有连通所述空腔与所述载体容器外部的进气口和排气口，由所述进气口进入所述空腔的空气通过多个所述催化剂载体之间的空隙后由所述排气口排出。

在一实施例中，所述催化剂载体为球形/椭球形，多个所述催化剂载体任意/整齐堆放在所述空腔中从而充满所述空腔。

在一实施例中，所述空腔为圆柱体/长方体/立方体/棱柱体，所述催化剂载体为与所述空腔等高的圆柱体，多个所述催化剂载体并排竖直安置在所述空腔中从而充满所述空腔。

在一实施例中，所述催化剂载体为丝状，多个所述催化剂载体纠缠成絮状任意堆放在所述空腔中从而充满所述空腔。

在一实施例中，多个所述催化剂载体在所述空腔内壁限制下相互挤压从而相互固定位置。

在一实施例中，所述催化剂载体为透明玻璃/塑料。

在一实施例中，不同的所述催化剂载体的大小相同。

在一实施例中，所述空腔内构造有定位构件，所述定位构件用于辅助固定所述催化剂载体。

在一实施例中，所述载体容器上构造有连通所述空腔的放置口，所述放置口用于取出/放入所述催化剂载体。

在一实施例中，所述放置口处构造有开关构件，其中：

所述开关构件打开时，所述催化剂载体可由所述放置口放入/取出；

所述开关构件关闭时，所述催化剂载体不可由所述放置口放入/取出。

与现有技术相比，本发明的光催化滤芯结构简单，便于安装维护，硬件成本以及维护成本都很低，具有较高的推广价值。

本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术一实施例的剖面结构简图；

图2是根据本发明一实施例的滤芯的剖面结构简图；

图3和图4分别是根据本发明一实施例不同方向上的剖面结构简图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此本发明的实施人员可以充分理解本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本发明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在现有技术中，光催化剂的滤芯主要包含承载光催化剂的催化剂载体。光催化剂涂布在催化剂载体外表面，催化用的光线照射在涂布在催化剂载体外表面的光催化剂上，待净化空气在空气流通通道的作用下紧贴催化剂载体外表面通过从而和光催化剂接触。

如图1所示某一光催化剂的滤芯的截面图，100为空气流通管道，其左右两侧分别构造有进气口以及出气口，空气流通方向如图中箭头所示。101为光源，103为催化剂载体，102为涂布在催化剂载体103外表面的光催化剂。，催化剂载体103为板状，光催化剂102分别涂布于催化剂载体103的上表面以及下表面。在空气流通管道100内壁，正对于催化剂载体103的上表面以及下表面处构造有光源101。

以图1所示的结构为例，流经空气流通管道100待净化空气只有中心处的空气可以和光催化剂102接触，而靠近空气流通管道100侧壁的空气无法与光催化剂102。为了提高光催化剂的理想催化效率，就要求改造空气流通管道100的结构、增大催化剂载体103的表面积并相应的修改光源101的设置。这不可避免的会显著增加装置结构的复杂程度，增加硬件成本。

为了降低使用光催化法的空气净化装置的成本，本发明提出了一种用于净化空气的光催化滤芯。在本发明中，滤芯包括内部构造有空腔的载体容器以及安置在空腔中的多个催化剂载体，其中：

载体容器构造有连通空腔的透光口和/或空腔内构造有内部光源；

催化剂载体为透明固体，催化剂载体外表面涂布有光催化剂；

多个催化剂载体之间存在空隙；

载体容器上构造有连通空腔与载体容器外部的进气口和排气口，由进气口进入空腔的空气通过多个催化剂载体之间的空隙后由排气口排出。

外部的光线或者内部光源的光线照射到催化剂载体上从而实现光催化。由于催化剂载体为透明材质(在本发明一实施例中，催化剂载体为透明玻璃/塑料)，因此只要保证最上排的催化剂载体的上表面得到充分照射，就可以实现载体容器空腔中的所有催化剂载体得到照射。这就给透光口的具体位置设计或是内部光源的设计提供了极大的自由度。进而简化了滤芯的结构，降低了滤芯的成本。

进一步的，在本发明一实施例中，催化剂载体为球形/椭球形。如图2所示，201为载体容器，其内部构造有空腔。多个催化剂载体(211-222)整齐堆放在载体容器201的空腔中并充满整个空腔。多个催化剂载体(211-222)在空腔内壁限制下相互挤压从而相互固定位置。

由于催化剂载体(211-222)为球形/椭球形，因此堆放好的催化剂载体(211-222)的各个催化剂载体载体之间必然会留有空隙。在载体容器201左右两侧分别开口，这样待净化空气就能沿黑色箭头方向流进载体容器201的空腔，经过催化剂载体(211-222)之间的空隙后沿黑色箭头流出载体容器201的空腔。在整个过程中，待净化空气会流经每个催化剂载体(211-222)的外表面。将光催化剂涂布于催化剂载体(211-222)的外表面，就最大限度的实现了待净化空气与光催化剂的充分接触。

在载体容器201上构造有连通空腔与载体容器外部的透光口102。催化反应用光线透过透光口102照射到载体容器201空腔中的催化剂载体(211-222)。由于催化剂载体(211-222)为透明材质，因此只要保证最上排的催化剂载体(211-222)的上表面得到充分照射，就可以实现载体容器201空腔中的所有催化剂载体(211-222)得到照射。这就给透光口102的具体位置设计以及光源的具体设计提供了极大的自由度。

由于催化剂载体(211-222)采用透明球形/椭球形，载体容器201的空腔内的空间得到了有效利用。与之同时，透光口以及光源的设置也被大大简化。根据本发明的光催化滤芯在实现结构简化、成本降低的前提下最大限度的提高了空气净化的效率。进一步的，由于催化剂载体载体之间通过相互挤压固定，因此不需要构造特定的定位装置。这样就简化了滤芯的结构。

在本发明一实施例中，空腔为圆柱体/长方体/立方体/棱柱体，催化剂载体为圆柱体。如图3所示(图3为由上到下的俯视图)，301为载体容器，其内部构造有空腔。多个催化剂载体(311-322)安置在载体容器301的空腔中。

在图3所示实施例中，空腔为长方体，催化剂载体(311-322)与空腔等高。如图4所示(图4为图3所示实施例的侧面剖面图)，多个催化剂载体(311-322)并排竖直安置在载体容器301的空腔中从而充满所述空腔。

这里需要注意的是，只要满足载体容器301的空腔的高度等于催化剂载体(311-322)的高度(可以容纳催化剂载体)，空腔可以为其他形状，例如正方体/圆柱体/棱柱体。

为了实现待净化空气的流通，在载体容器301上构造有连通空腔与载体容器外部的通气口。通气口在空腔一侧的开口位置在空腔的上/下底面上。如图4所示，在载体容器301上/下底面分别开口(通气口)，这样待净化空气就能沿黑色箭头方向流进/流出载体容器201的空腔。

如图3所示，由于催化剂载体(311-322)为圆柱形，因此催化剂载体(311-322)之间必然会留有空隙。这样流入空腔的待净化空气经过催化剂载体(211-222)之间的空隙后沿黑色箭头流出载体容器301的空腔。在整个过程中，待净化空气会流经每个催化剂载体(311-322)的侧面。将光催化剂涂布于催化剂载体(211-222)的侧面，就最大限度的实现了待净化空气与光催化剂的充分接触。

这里需要注意的是，在图3/图4所示的实施例中，由于各个催化剂载体相互倚靠接触，因此催化剂载体之间的空隙是相互平行且不联通的。为了保证待净化空气可以分别流过每个空隙，如图4所示，对应催化剂载体之间的空隙构造多个通气口，每个通气口对应一个空隙通道。即每个通气口在空腔一侧的开口位置对应空隙位置。

在本发明一实施例中，催化剂载体为丝状，多个催化剂载体纠缠成絮状任意堆放在空腔中从而充满空腔。进入空腔的空气流经丝状催化剂载体之间的空隙然后被排出，在此过程中，空气与丝状催化剂载体外表面充分接触。通过调节絮状物的密度(单位体积内丝状催化剂载体的数量)就可以调节滤芯的净化效果。

进一步的多个催化剂载体在空腔内壁限制下相互挤压从而相互固定位置。同时，由于絮状的催化剂载体具有一定弹性，因此提高了滤芯的防震性能。

本发明的滤芯采用多个催化剂载体，为了便于制造维护。在本发明的一实施例中，同一滤芯中的所有催化剂载体具有统一的规格(大小形状)。

在图2-图4所示的实施例中，多个催化剂载体在空腔内壁限制下相互挤压从而相互固定位置。这样就不需要特定的定位构件，从而简化了滤芯的结构。

进一步的，为了辅助催化剂载体定位，在本发明一实施例中，空腔内构造有定位构件，定位构件用于辅助固定催化剂载体。例如在空腔内壁构造定位构件以辅助固定与空腔内壁接触的催化剂载体。

进一步的，每个催化剂载体不需要限定其固定的位置。例如在图2所示实施例中，任意两个催化剂载体之间的位置可以互换。进一步的，在图2所示实施例中，将催化剂载体倾倒入空腔中就会自然堆叠充满整个空腔，而不需要针对每个催化剂载体做位置调整。由于不需要特别限定每个催化剂载体的位置。因此将催化剂载体放置到空腔的过程的操作难度被大大降低。滤芯的制作流程被极大的简化。

在本发明一实施例中，在载体容器上还构造有连通空腔的放置口，放置口用于取出/放入催化剂载体。放置口的形状大小针对具体的催化剂载体的形状大小而确定。

例如如图2所示，在载体容器201上还构造有连通空腔的放置口203，放置口203用于取出/放入催化剂载体(211-222)。放置口被构造成圆形，其直径大于催化剂载体(211-222)的直径。

进一步的，在本发明一实施例中，放置口处构造有开关构件，其中：开关构件打开时，催化剂载体可由放置口放入/取出；开关构件关闭时，催化剂载体不可由放置口放入/取出。

这样，当催化剂载体无法使用(例如污损导致透光率下降或是光催化剂被磨掉)时，可以简单的通过放置口直接更换催化剂载体。而不需要对载体容器进行更换。同样，当载体容器损坏时，也只需将原有的催化剂载体装入新的载体容器。这样降低了光催化滤芯的维护更新成本，从而降低了光催化滤芯的推广难度。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于净化空气的光催化滤芯，其特征在于，所述滤芯包括内部构造有空腔的载体容器以及安置在所述空腔中的多个催化剂载体，其中：

所述载体容器构造有连通所述空腔的透光口和/或所述空腔内构造有内部光源；

所述催化剂载体为透明固体，所述催化剂载体外表面涂布有光催化剂；

多个所述催化剂载体之间存在空隙；

所述载体容器上构造有连通所述空腔与所述载体容器外部的进气口和排气口，由所述进气口进入所述空腔的空气通过多个所述催化剂载体之间的空隙后由所述排气口排出。

2.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述催化剂载体为球形/椭球形，多个所述催化剂载体任意/整齐堆放在所述空腔中从而充满所述空腔。

3.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述空腔为圆柱体/长方体/立方体/棱柱体，所述催化剂载体为与所述空腔等高的圆柱体，多个所述催化剂载体并排竖直安置在所述空腔中从而充满所述空腔。

4.根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于，所述催化剂载体为丝状，多个所述催化剂载体纠缠成絮状任意堆放在所述空腔中从而充满所述空腔。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的滤芯，其特征在于，多个所述催化剂载体在所述空腔内壁限制下相互挤压从而相互固定位置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的滤芯，其特征在于，所述催化剂载体为透明玻璃/塑料。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的滤芯，其特征在于，不同的所述催化剂载体的大小相同。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的滤芯，其特征在于，所述空腔内构造有定位构件，所述定位构件用于辅助固定所述催化剂载体。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的滤芯，其特征在于，所述载体容器上构造有连通所述空腔的放置口，所述放置口用于取出/放入所述催化剂载体。

10.根据权利要求9所述的滤芯，其特征在于，所述放置口处构造有开关构件，其中：

所述开关构件打开时，所述催化剂载体可由所述放置口放入/取出；

所述开关构件关闭时，所述催化剂载体不可由所述放置口放入/取出。