CN106352424A - 一种宽频谱紫外光杀菌系统 - Google Patents

一种宽频谱紫外光杀菌系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽频谱紫外光杀菌系统,在净化器外壳内设置有两个净化筒和多个等距离平行排列的净化组,所述净化筒为圆柱体空腔结构;在每个净化筒内设置有导流风扇、两层电离层和一层过滤层;在过滤层内设置有高压电极板、集尘极板,在集尘极板上还设置有多个透气孔,透气孔在集尘极板设置成蜂窝状结构;所述每个净化组包括两块电极板、两片绝缘陶瓷板、进气口、两片密封板、催化球,在催化球上涂有TiO2光催化剂。本发明解决了传统的空气净化器限定了进出风口方向,净化空气耗费时间长,无法实现节能环保、无毒净化空气的问题。

Description

一种宽频谱紫外光杀菌系统
技术领域
[0001]本发明涉及空气净化领域,具体地说涉及一种宽频谱紫外光杀菌系统。
背景技术
[0002]随着工业化的发展,空气中的污染物越来越多,对人体健康危害最大的是直径等于或小于PM2.5的有毒微粒,特别是有机挥发物(VOC),如:笨、甲醛、丙酮、油漆等。当人体吸入这些直径小于PM2.5的有毒微粒时,人体是无法通过肺的净化功能把这些有毒微粒排出体外的,这些有毒微粒会通过血液循环系统进入人体的各个器官,加重人体器官的负担,长期吸入这些有毒物质,就会使人生病,从而影响人体的健康。
[0003]现在市面上的空气净化器一般采用纳米光催化技术或低温等离子体技术对空气中有毒物质进行杀菌,采用过滤式及静电吸附式空气净化装置进行除尘等,但是仍然存在以下问题:1、净化空气的进口和出口,净化速度慢,导致净化耗费的时间非常长,浪费电力资源,不利于经济环保。2、所收集的粉尘易被气流重新带走,使得净化效率不稳定。3、等离子体式的净化器在净化过程中常伴随着一些不希望的中间产物生成,这些中间产物需要做进一步的处理。4、等离子体式的净化器工作过程中,会产生频谱较宽,且足以驱动光催化剂的紫外光,通常这一资源白白浪费掉。5、纳米光催化技术的空气净化器其激励光源通常为紫外灯管,灯管的寿命通常较短,更换成本高。6、在净化过程中,空气与纳米光催化剂的接触面太窄,杀毒率不高。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种宽频谱紫外光杀菌系统,解决传统的空气净化器的容尘率低,净化率不高;空气与纳米光催化剂的接触面太窄,杀毒效率不稳定;限定了进出风口方向,净化空气耗费时间长,无法实现节能环保、无毒净化空气的问题。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:
一种宽频谱紫外光杀菌系统,包括净化器外壳,在净化器外壳内设置有两个净化筒,所述净化筒为圆柱体空腔结构;在每个净化筒的顶部设置有导流风口,在导流风口内设置有导流风扇;在净化筒内还设置有两层电离层和一层过滤层,一个电离层位于导流风扇与过滤层的中间,另一个电离层位于过滤层与净化筒底部之间;在过滤层内设置有高压电极板、集尘极板,所述高压电极板与集尘极板沿风口气流方向平行交替排列且等距离组成多条气流通道;在集尘极板上还设置有多个透气孔,透气孔在集尘极板设置成蜂窝状结构;
在两个净化筒底部设置有等距离平行排列的净化组,每个净化组包括两块电极板、两片绝缘陶瓷板、进气口、两片密封板,两块绝缘陶瓷板互相平行排列,在两块绝缘陶瓷板之间形成一个净化通道,净化通道的两端分别连接有一片密封板,在每片密封板上设置有进气口;所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道的外侧分别固定有一块电极板,所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道内设置有多个催化球,在催化球上涂有Ti02光催化剂。
[0006]本发明与传统的空气净化器的最大改进点在于:1、不限定进出风口的方向,在本发明中的导流风口既可以做进风口也可以做出风口,解决了传统的空气净化器只能从一个方向进风,另一个方向出风,净化空气耗费时间长,净化效率太低的问题。主要体现在,在净化器外壳内设置有两个净化筒,所述净化筒为圆柱体空腔结构,在每个净化筒的顶部设置有导流风口,在导流风口内还设置有导流风扇;净化筒内还设置有两层电离层和过滤层,一个电离层位于导流风扇与过滤层的中间,另一个电离层位于过滤层与净化筒底部之间;高压电极板与集尘极板沿风口气流方向平行交替排列且等距离组成多条气流通道。2、将低温等离子体技术和纳米光催化技术进行有机结合,而不是简单的串联结合使用,进而在提高空气与纳米光催化剂的接触面,使得净化效率提高的同时,也大大降低了等离子体净化的中间产物生成,并使得中间产物最终转化为H20与C02,同时具有环保经济,低成本的优点。主要体现在:所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道的外侧分别固定有一块电极板,所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道内设置有多个催化球,在催化球上涂有Ti02光催化剂。3、在集尘极板上设置多个为蜂窝状结构的透气孔,透气孔增大了粉尘微粒与集尘极板的接触面积,解决了传统的集尘极板为实心板,吸附灰尘的能力有限,所收集的粉尘易被气流重新带走,使得净化效率不稳定的问题。
[0007]具体表现在:启动空气净化器,导流风扇开始转动,加快了空气的流速,室内的粉尘微粒被导流风扇吸到净化筒内。位于净化筒顶部的电离层释放高压电,使经过电离层的粉尘微粒带上了电荷(q),当带电荷的粉尘微粒经过高压电极板与集尘极板组成的导流通道时,受到高压电极板沿集成极板方向垂直的电场力(F=Eq)作用,一部分粉尘微粒的流向改变,受到电场力与气流力合力的粉尘微粒无限趋近集尘极板,使得静电引力趋大,集尘极板最终有效捕集粉尘微粒。一部分微粒在电场力(F=Eq)的作用下穿过集尘极板上的透气孔进入到其他的气流通道,还有一部分微粒在气流的作用下直接穿过透气孔进入到其他的气流通道,进入到其他气流通道的微粒在产生的电场力与气流力合力的作用下也会吸附在集尘极板上;相比现有技术,微粒可以穿过透气孔运动增大了与集尘极板的接触面积,增大了集尘极板容尘率,减少了被气流重新带走的几率。
[0008]除尘后的空气流以及还有一部分没有被捕获的粉尘微粒经过位于净化筒底部的净化组内的等离子体和催化球上的Ti02光催化剂过滤消毒后,再进入另一个净化筒时,也是同理方式被另一个净化筒内的集尘极板捕获。位于净化筒顶部底部的电离层又使一部分没有带上电的粒子带上电荷,可以捕获更多的粉尘微粒,更进一步的增加了空气净化器的净化效率,同时两个净化筒同时运行形成一个净化交换通道,减少了净化空气的时间。
[0009]净化组的净化原理具体体现在:电极板连通电源放电,使陶瓷板形成的净化通道形成一个放电区域,放电区域产生等离子体,同时,在放电工作过程中,也会有频谱较宽,且足以驱动光催化剂的紫外光产生。1、这种宽频紫外光对位于净化通道内的催化球上的纳米极Ti02光催化剂作用,使Ti02催化剂产生电子-孔穴对,然后对吸附在催化剂上的空气中有害气体分子进行氧化还原降解,从而达到净化空气的目的;同时,采用等离子体产生的现有的宽频紫外光代替了传统的紫外灯管,解决了传统的紫外灯管寿命较短、净化效果不稳定的问题;另外,采用催化球涂Ti02光催化剂的方式增大了 Ti02与空气的接触面积,空气在净化通道内层层通过多个催化球,提高了空气净化滤。2、通过高电压放电形式,获得非热平衡等离子体,即产生大量的高能电子或高能电子激励产生的0、0Η、Ν基等活性粒子,破坏C 一H、C+C等化学键,对气体有害分子进行氧化还原降解,最终生成C02和H20,从而达到净化空气的目的。3、利用Ti02本身具有的吸附能力,可以增加活性粒子与污染物分子接触的机会,以加强降解效率。4、Ti02材料容易获得,价格便宜,生产工艺简单,具有很高的性价比,另外,低温等离子体产生的活性粒子寿命很短,等离子体与光催化剂的协同作用可以扩充反应区域,在余辉区和冷阱区也可以实现污染物的降解降低了反应的能耗,给设备的生产节省了一部分经费,同时降低了后期的运行费用。5、纳米级Ti02光催化剂的加入,可以减少等离子体放电过程中产生的副产物(CH、),分解产生的微量副产物,同时把污染物降解成无害的C0、H20等小分子颗粒。
[0010]放电区域等离子体产生紫外光的原理:等离子体中的气体正离子缺少束缚电子,因而有空的能级,这是一个势井一一若以无穷远为O势能点的话,该能级所对应的能量为一个负值。等离子体中的电子基本上是自由电子,且具有一定的动能,电子的能量为正。放电时,电子与正离子相互碰撞,自由电子就可能落入正离子的势井中。自由电子本身的正能量减去势井的负能量是一个较大的正能量。电子要把这一能量释放出来,途径之一就是把这些能量变成光子的形式放出来.能量较大的光子一般就是紫外线的光子。
[0011]所述密封板由聚四氟乙烯板制成。聚四氟乙烯板是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,其结构简式为-[-CF2-CF2-]n-,具有优良的化学稳定性、不受已知的酸、碱、盐、氧化剂等的腐蚀,是当今世界最耐腐蚀的材料之一。并且聚四氟乙烯板有良好的电绝缘性和抗老化耐力、耐温优异(能在+250°C至-180°C的温度下长期工作)、对人没有毒性,所以非常适合作为本发明的密封材料。
[0012]所述两块电极板分别与电源的正极和负极连接。这样使电极板一个带正电。一个带负电,对着绝缘陶瓷板形成的导流通道放电,形成一个放电区域。
[0013]所述高压电极板通过电气连接与高压电源的正极相连,集尘极板采用电气连接并接地。可以使高压电极板产生一个对集尘极板的场强。
[0014]在净化器外壳上设置有多个进气孔,所述进气孔设置成蜂窝状结构。蜂窝状结构是像蜂巢一样的六边形一格一格的,蜂窝状结构的换风孔可以有效的阻挡如头发、纸肩一类的大微颗粒,不容易造成气流通道的堵塞,延长使用寿命。
[0015]本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明一种宽频谱紫外光杀菌系统,在净化器外壳内设置有两个净化筒,所述净化筒为圆柱体空腔结构,两个净化筒底部互相导通;在每个净化筒的顶部设置有导流风口,在导流风口内设置有导流风扇,同时将过滤层设置在电离层的中间,使部分穿过过滤层没有带电的微粒带电,更进一步的增加了空气净化器的净化效率,解决了传统的空气净化器只能从一个方向进风,另一个方向出风,净化空气耗费时间长,净化效率太低的问题;
2、本发明一种宽频谱紫外光杀菌系统,所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道的外侧分别固定有一块电极板,所述绝缘陶瓷板所形成的净化通道内设置有多个催化球,在催化球上涂有Ti02光催化剂,可以减少等离子体放电过程中产生的副产物(CH、),分解产生的微量副产物,同时把污染物降解成无害的C0、H20等小分子颗粒;另外,在催化球上涂有Ti02光催化剂,增大了 Ti02与空气的接触面积,空气在净化通道内层层通过多个催化球,提高了空气净化率;
3、本发明一种宽频谱紫外光杀菌系统,在集尘极板上还设置有多个透气孔,透气孔在集尘极板设置成蜂窝状结构,当微粒进入气流通道时可穿过透气孔进入到其他的气流通道;相比现有技术,微粒可以穿过透气孔运动增大了与集尘极板的接触面积,增大了集尘极板容尘率,减少了被气流重新带走的几率;
4、本发明一种宽频谱紫外光杀菌系统,采用等离子体产生的现有的宽频紫外光代替了传统的紫外灯管,避免等离子体产生的紫外光能源浪费,也解决了传统的紫外灯管寿命较短、净化成本高、净化效果不稳定的问题。
附图说明
[0016]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明过滤层的结构示意图;
图3为本发明净化组的结构示意图。
[0017]附图中的标记及对应的部件名称:
1-净化器外壳,2-净化筒,3-导流风扇,4-电离层,5-过滤层,6-高压电极板,7-集尘极板,8-气流通道,9-净化组,10 -电极板,11-绝缘陶瓷板,12-进气口,13-两片密封板,14-净化通道,15-Ti02光催化剂,16-进气孔,17-催化球,18-透气孔。
具体实施方式
[0018]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
[0019] 实施例1:
如图1、图2、图3所示的一种宽频谱紫外光杀菌系统,包括净化器外壳1,在净化器外壳I内设置有两个净化筒2,所述净化筒2为圆柱体空腔结构;在每个净化筒2的顶部设置有导流风口,在导流风口内设置有导流风扇3;在净化筒2内还设置有两层电离层4和一层过滤层5,一个电离层4位于导流风扇3与过滤层5的中间,另一个电离层4位于过滤层5与净化筒2底部之间;在过滤层5内设置有高压电极板6、集尘极板7,所述高压电极板6与集尘极板7沿风口气流方向平行交替排列且等距离组成多条气流通道8;在集尘极板7上还设置有多个透气孔18,透气孔18在集尘极板7设置成蜂窝状结构;
在两个净化筒2底部设置有等距离平行排列的净化组9,每个净化组9包括两块电极板10、两片绝缘陶瓷板11、进气口 12、两片密封板13,两块绝缘陶瓷板11互相平行排列,在两块绝缘陶瓷板11之间形成一个净化通道14,净化通道14的两端分别连接有一片密封板13,在每片密封板13上设置有进气口 12;所述绝缘陶瓷板11所形成的净化通道14的外侧分别固定有一块电极板10,所述绝缘陶瓷板5所形成的净化通道8内设置有多个催化球17,在催化球17上涂有1102光催化剂15。
[0020]所述密封板13由聚四氟乙烯板制成。所述两块电极板10分别与电源的正极和负极连接。所述高压电极板6通过电气连接与高压电源的正极相连,集尘极板7采用电气连接并接地。在净化器外壳I上设置有多个进气孔16,所述进气孔16设置成蜂窝状结构。
[0021] —种宽频谱紫外光杀菌系统的工作过程:启动空气净化器,空气微粒从位于净化器外壳I上的进气孔16进入导流风口,导流风扇3开始转动,加快了空气的流速,室内的粉尘微粒被导流风扇3吸到净化筒2内。位于净化筒2顶部的电离层4释放高压电,使经过电离层4的粉尘微粒带上了电荷(q),当带电荷的粉尘微粒经过高压电极板6与集尘极板7组成的导流通道8时,受到高压电极板6沿集成极板方向垂直的电场力(F=Eq)作用,一部分电荷微粒在产生的电场力与气流力合力的作用下使沿集尘极板7运动(F=Eq),微粒就吸附在了集尘极板7上;一部分微粒在电场力(F=Eq)的作用下穿过集尘极板7上的透气孔18进入到其他的气流通道8,还有一部分微粒在气流的作用下直接穿过透气孔18进入到其他的气流通道8,进入到其他气流通道8的微粒在产生的电场力与气流力合力的作用下也会吸附在集尘极板7上。集尘极板7设置成蜂窝状结构增大了集尘极板7容尘率,减少了被气流重新带走的几率。
[0022]还有一部分没有被捕获的粉尘微粒进入到净化筒2底部的电离层4后也会带上电荷(q),除尘后的空气流以及还有一部分没有被捕获的粉尘微粒经过位于净化筒2底部的净化组9内的等离子体和催化球17上的Ti02光催化剂15过滤消毒后,再进入另一个净化筒2时,也是同理方式被另一个净化筒2内的集尘极板7捕获。位于净化筒2顶部底部的电离层4又使一部分没有带上电的粒子带上电荷,可以捕获更多的粉尘微粒,更进一步的增加了空气净化器的净化效率,同时两个净化筒2同时运行形成一个净化交换通道14,将净化空气的时间减少了一半。低温等离子体技术的净化效率为75%,纳米光催化技术的净化效率为70%,将低温等离子体技术和纳米光催化技术进行有机结合的方式,将空气净化效率提高到了85%以上,并且Ti02光催化剂15有效中和了等离子体放电过程中产生的副产物,利用Ti02自身的吸附力将空气杀菌效率提高到了92%以上,同时,将纳米级的Ti02光催化剂9涂抹在催化球17上,将催化剂与空气的接触面积提高,净化效率达到了 99%以上。
[0023]以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种宽频谱紫外光杀菌系统,包括净化器外壳(I),其特征在于,在净化器外壳(I)内设置有两个净化筒(2),所述净化筒(2)为圆柱体空腔结构;在每个净化筒(2)的顶部设置有导流风口,在导流风口内设置有导流风扇(3);在净化筒(2)内还设置有两层电离层(4)和一层过滤层(5),一个电离层(4)位于导流风扇(3)与过滤层(5)的中间,另一个电离层(4)位于过滤层(5)与净化筒(2)底部之间;在过滤层(5)内设置有高压电极板(6)、集尘极板(7),所述高压电极板(6)与集尘极板(7)沿风口气流方向平行交替排列且等距离组成多条气流通道(8);在集尘极板(7)上还设置有多个透气孔(18),透气孔(18)在集尘极板(7)设置成蜂窝状结构; 在两个净化筒(2)底部设置有等距离平行排列的净化组(9),每个净化组(9)包括两块电极板(10)、两片绝缘陶瓷板(11)、进气口(12)、两片密封板(13),两块绝缘陶瓷板(11)互相平行排列,在两块绝缘陶瓷板(11)之间形成一个净化通道(14),净化通道(14)的两端分别连接有一片密封板(13),在每片密封板(13)上设置有进气口(12);所述绝缘陶瓷板(11)所形成的净化通道(14)的外侧分别固定有一块电极板(10),所述绝缘陶瓷板(5)所形成的净化通道(8)内设置有多个催化球(17),在催化球(17)上涂有Ti02光催化剂(15)。
2.根据权利要求1所述的一种宽频谱紫外光杀菌系统,其特征在于,所述密封板(13)由聚四氟乙烯板制成。
3.根据权利要求1所述的一种宽频谱紫外光杀菌系统,其特征在于,所述两块电极板(10)分别与电源的正极和负极连接。
4.根据权利要求1所述的一种宽频谱紫外光杀菌系统,其特征在于,所述高压电极板(6)通过电气连接与高压电源的正极相连,集尘极板(7)采用电气连接并接地。
5.根据权利要求1所述的一种宽频谱紫外光杀菌系统,其特征在于,在净化器外壳(I)上设置有多个进气孔(16),所述进气孔(16)设置成蜂窝状结构。
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