CN107198958A - 一种光催化净化装置和具有该装置的手套箱 - Google Patents

一种光催化净化装置和具有该装置的手套箱 Download PDF

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Abstract

一种光催化净化装置和使用此装置的手套箱，包括：净化腔室、进气管路、出气管路、光源以及光催化设备；其中，所述光源设置在净化腔室中央，所述光催化设备设置在光源两侧，所述进气管路设置在净化腔室侧壁上部，所述出气管路设置在与所述进气管路相对的净化腔室侧壁的底部。手套箱中的气体通过鼓风机先进入光催化净化腔室，有机气体在光催化净化腔室中被光催化降解掉；气体再经过气体净化装置，气体中的水，氧，光催化降解产物二氧化碳等被吸附而去除。最后气体再返回手套箱主箱体。通过反复的循环达到气体净化的目的。

Description

一种光催化净化装置和具有该装置的手套箱
技术领域
本发明涉及一种光催化净化装置和使用此装置的手套箱。可应用于需要控制手套箱内有机气体浓度的应用环境。
背景技术
在锂离子电池及材料、半导体、超级电容、特种灯、激光焊接、钎焊、材料合成、有机发光二极管、金属有机化学气相沉积、厌氧菌培养、细胞低氧培养等很多工业生产和科学研究领域，需要在惰性气体或受控的气氛环境(无水，无氧，无尘)下进行操作，以避免空气中的水分，氧气，和微小颗粒对过程产生影响或避免过程本身产生的有害气体对人员的影响。
手套箱即是一种用于提供上述环境的设备；通常由箱体、气体净化循环系统、控制系统等部分组成。箱体与气体净化循环系统相连形成密封的工作环境，通过手套在箱体内开展所需的操作，通过过渡腔进行内外物品的交换。
通常手套箱中气体进化装置采用的都是吸附材料，可以有效地去除箱体内的水分、氧气和微小颗粒，但是当手套箱内需要对有机气体浓度进行控制时，吸附效果就很差了。下面以溶液制程的OLED为例进行说明。
在溶液制程的OLED技术中，OLED材料使用的是有机溶剂。有机溶剂的挥发或去除过程会使得手套箱中存在一定的有机气体气氛。有机气体在手套箱中的积累或浓度变化会影响OLED产品的性能，也会在过渡腔开启时扩散到空气中对操作人员产生危害。吸附过滤装置中采用吸附材料通常为硅胶，活性炭，分子筛，氯化钙，五氧化二磷等等，他们对无机气体的吸附效果较好，对有机气体的吸附效果有很差了，很容易达到吸附饱和的状态。这就需要经常对吸附剂进行再生或需要使用非常大量的吸附剂，不利于手套箱的高效运行或使得气体净化循环系统的体积非常庞大。
为解决上述问题，本发明提供一种气体净化装置和使用此装置的手套箱。可应用于需要控制手套箱内有机气体浓度的应用环境。具体地，有机气体的去除采用的是光催化技术。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种光催化净化装置和使用此装置的手套箱，其应用于控制手套箱内有机气体的浓度。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种光催化净化装置，其特征在于，包括：净化腔室、进气管路、出气管路、光源以及光催化材料；
其中，所述光源设置在净化腔室中央，所述光催化材料设置在光源四周，所述进气管路设置在净化腔室侧壁底部，所述出气管路设置在与所述进气管路相对的净化腔室侧壁的上部。
所述的光催化净化装置，其中，还包括设置在净化腔室顶部的密封盖，所述密封盖上设置有用于观察净化腔室内光源状态的观察窗，所述观察窗上设置有遮光板。
所述的光催化净化装置，其中，所述光源为紫外线灯管，所述灯管设置在净化腔室中央。
所述的光催化净化装置，其中，所述光催化材料为负载二氧化钛光催化剂的玻璃纤维布，所述玻璃纤维布充满净化腔室剩余的空间。
所述的光催化净化装置，其中，所述进气管路和出气管路内分别设置有防止光催化材料上的光催化剂进入气体管路的过滤材料，和用于调整流量和气体进入的阀门。
所述的光催化净化装置，其中，所述净化腔室内壁为表面光滑的不锈钢板。
所述的光催化净化装置，包括：箱体和设置在箱体一侧与箱体通过气体管路连通的过渡腔；
其中，所述箱体外设置有供气排气装置、气体净化装置、光催化净化装置、鼓风机以及抽气设备，所述气体净化装置、光催化净化装置以及鼓风机依次通过气体管路连通，所述气体净化装置入口、鼓风机出口、气体发生设备以及抽气设备分别通过气体管路与箱体连通，所述抽气设备还与过渡腔连通。
所述的手套箱，其中，所述每条气体管路上分别设置有控制气体流量的阀门。
所述的手套箱，其中，所述箱体至少一面为视窗，所述视窗上设置至少一对手套。
所述的手套箱，其中，所述的手套箱还包括能够监控气体含量的气体检测器，所述有机气体检测器设置在手套箱内。本发明具有以下优点：在光催化材料表面发生光催化反应，可以将气体或水体中的各种有机物有效地降解为二氧化碳和水，从而彻底地去除有机物。
所述光催化净化腔室内壁使用不锈钢板焊接制作，内表面光亮，可以有效反射光线；玻璃纤维布具有良好的透光性和对光线的散射性，可以使得紫外光有效地照射到不同位置上的光催化剂上；同时玻璃纤维布为疏松多孔结构，具有良好的气体通过性；玻璃纤维布具有较大的比表面积，可以良好的分散负载在其上的二氧化钛光催化剂，使得气体可以与光催化剂充分地接触，在光催化剂表面发生光催化反应被降解成二氧化碳和水。
手套箱中的气体通过鼓风机先进入光催化净化腔室，有机气体在光催化净化腔室中被光催化降解掉；气体再经过气体净化装置，气体中的水，氧，光催化降解产物二氧化碳等被吸附而去除，最后气体再返回手套箱主箱体，通过反复的循环达到气体净化的目的。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是本发明光催化净化装置的结构示意图；
图2是使用光催化净化装置的手套箱结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种光催化净化装置，包括：净化腔室1、进气管路3、出气管路2、光源4以及光催化材料5；
其中，所述光源5设置在净化腔室2中央，所述光催化材料5设置在光源两侧或四周，所述进气管路3设置在净化腔室侧壁底部，所述出气管路2设置在与所述进气管路相对的净化腔室1侧壁的上部。所述进气管路3和出气管路2分别焊接在所述净化腔室1侧壁上，使得气体进入净化腔室后经过尽量长的路程再排出，从而可以和光催化材料充分地反应。
所述的光催化净化装置，其中，还包括设置在净化腔室顶部的密封盖7，所述密封盖7上设置有用于观察净化腔室内光源状态的观察窗8，所述观察窗8上设置有遮光板9。所述的密封盖7通过橡胶圈密封结构和螺丝锁紧结构将净化腔室密封，设置密封盖7能够方便更换净化腔室内部的光源7和光催化材料5。所述的观察窗8为防紫外线的玻璃制成，能够观察净化腔室内部的状态，需要说明的是光催化反应不消耗光催化材料，理论上使用时间为无限长，实际中使用时间也非常长；并且光催化材料与吸附材料不同，也不需要再生等操作。
所述光源8为紫外线的灯管，灯管可发射主波长为365nm的紫外线；所述灯管安装在净化腔室中央。
所述光催化材料5优选为负载型光催化材料，载体优选为玻璃纤维布，光催化剂负载于玻璃纤维布上。光催化剂可以是二氧化钛基材料或非二氧化钛基材料，具体可以是但不限于纳米二氧化钛，纳米掺杂型二氧化钛，氧化锌，氧化钨，氧化铁，氧化铈，钨酸盐，钒酸盐等等；光催化剂优选为纳米二氧化钛。所述玻璃纤维布材料设置在光源两侧或四周，充满净化腔室剩余的空间。填充方式不限于图1中所述的竖直方向，可以是水平方向或其他方式。玻璃纤维布具有良好的透光性和对光线的散射性，可以使得紫外光有效地照射到不同位置上的光催化剂上；同时玻璃纤维布为疏松多孔结构，具有良好的气体通过性；玻璃纤维布具有较大的比表面积，可以良好的分散负载在其上的二氧化钛光催化剂，使得气体可以与光催化剂充分地接触，在光催化剂表面发生光催化反应被降解成二氧化碳和水。
所述进气管路和出气管路内分别设置有防止光催化剂从玻璃纤维布上脱落并进入气体管路的过滤材料6，和用于调整流量和气体进入的阀门10。所述过滤材料6为多孔的陶瓷材质，能够阻止少量从光催化材料上脱落下来的颗粒进入气体管路中。
所述净化腔室内壁为表面光路的不锈钢板。其内表面光亮，可以有效反射光线。在光催化设备5表面发生光催化反应，可以将气体或水体中的各种有机物有效地降解为二氧化碳和水，从而彻底地去除有机物。
如图2所示，一种具有光催净化装置的手套箱，包括：箱体11和设置在箱体11一侧与箱体11通过气体管路19连通的过渡腔12；
其中，所述箱体11外设置有供气排气管路13、气体净化装置14、光催化净化装置15、鼓风机16以及抽气设备17。所述供气排气管路13和抽气设备17分别通过气体管路19与箱体11相连通，所述抽气设备17还与过渡腔12通过气体管路19连通。所述过渡腔与箱体分别采用不锈钢材质，所述过渡腔用来传递物品。所述抽气设备17用于将气体抽出。所述气体发生设备向箱体输送气体。所述气体为有机气体。
所述的具有光催净化装置的手套箱，其中气体净化装置14、光催化净化装置15以及鼓风机16，分别通过气体管路19依次连通，其中所述气体净化装置14出口和鼓风机16入口分别通过气体管路19与箱体连通。其中，所述光催化净化装置15设置在气体流动方向的上风向，气体净化装置14设置在气体流动方向的下风向，手套箱11中的气体通过鼓风机16先进入光催化净化装置15，有机气体在光催化净化装置15中被光催化降解掉；气体再经过气体净化装置14，气体中的水，氧，光催化降解产物二氧化碳等被吸附而去除。最后气体再返回手套箱箱体。通过反复的循环达到气体净化的目的
所述的具有光催净化装置的手套箱，其中，所述每条气体管路19上分别设置有控制气体流量的阀门18。
所述的具有光催净化装置的手套箱，其中所述箱体至少一面为视窗(图中未绘制出)，所述视窗上设置至少一对手套(图中为绘制出)。
所述的手套箱还包括能够监控气体含量的气体检测器，所述气体检测器设置在手套箱内。所述气体为有机气体，所述气体检测器为有机气体检测器。(图中未绘制出)。
手套箱中的气体通过鼓风机先进入光催化净化腔室，有机气体在光催化净化腔室中被光催化降解掉；气体再经过气体净化装置，气体中的水，氧，光催化降解产物二氧化碳等被吸附而去除。最后气体再返回手套箱主箱体。通过反复的循环达到气体净化的目的。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种光催化净化装置，其特征在于，包括：净化腔室、进气管路、出气管路、光源以及光催化材料；
其中，所述光源设置在净化腔室中央，所述光催化材料设置在光源四周，所述进气管路设置在净化腔室侧壁底部，所述出气管路设置在与所述进气管路相对的净化腔室侧壁的上部。
2.根据权利要求1所述的光催化净化装置，其特征在于，还包括设置在净化腔室顶部的密封盖，所述密封盖上设置有用于观察净化腔室内光源状态的观察窗，所述观察窗上设置有遮光板。
3.根据权利要求1所述的光催化净化装置，其特征在于，所述光源为紫外线灯管，所述灯管设置在净化腔室中央。
4.根据权利要求1所述的光催化净化装置，其特征在于，所述光催化材料为负载二氧化钛光催化剂的玻璃纤维布，所述玻璃纤维布充满净化腔室剩余的空间。
5.根据权利要求1所述的光催化净化装置，其特征在于，所述进气管路和出气管路内分别设置有防止光催化材料上的光催化剂进入气体管路的过滤材料，和用于调整流量和气体进入的阀门。
6.根据权利要求1所述的光催化净化装置，其特征在于，所述净化腔室内壁为表面光滑的不锈钢板。
7.一种手套箱，其具有如权利要求1-6任意一项所述的光催化净化装置，其特征在于，包括：箱体和设置在箱体一侧与箱体通过气体管路连通的过渡腔；
其中，所述箱体外设置有供气排气装置、气体净化装置、光催化净化装置、鼓风机以及抽气设备，所述气体净化装置、光催化净化装置以及鼓风机依次通过气体管路连通，所述气体净化装置入口、鼓风机出口、气体发生设备以及抽气设备分别通过气体管路与箱体连通，所述抽气设备还与过渡腔连通。
8.根据权利要求7所述的手套箱，其特征在于，所述每条气体管路上分别设置有控制气体流量的阀门。
9.根据权利要求7所述的手套箱，其特征在于，所述箱体至少一面为视窗，所述视窗上设置至少一对手套。
10.根据权利要求7所述的手套箱，其特征在于，所述的手套箱还包括能够监控气体含量的气体检测器，所述有机气体检测器设置在手套箱内。
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