CN108025252A - 空气净化设备和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于净化空气以去除污染物的设备(1)和方法。该设备(1)包括至少一个空主体(70)，该空主体界定出用于接收待净化的气流的腔室(60)并且包括至少一个用于空气的入口孔(40)、至少一个用于空气的出口孔(50)。该腔室包括用于产生电场的装置(20)、至少一种用于待被发光辐射激发从而实施光催化过程的光催化剂(10)、至少一个用于激发所述光催化剂(10)的发光辐射源(11)和至少一种吸附材料(30)。该用于产生电场的装置(20)、该至少一种光催化剂(10)和该至少一种吸附材料(30)以合作的方式设置在所述腔室(60)中。

Description

空气净化设备和方法
技术领域
本发明涉及空气净设备和方法。具体而言，本发明涉及一种设备，其能够吸附、氧化并去除实际上通常包含在封闭空间的空气中的所有污染物。
背景技术
封闭空间的空气可能含有痕量的不同类型的污染物，例如灰尘(PM2.5、PM1.0)、烟和雾，包括化学或生物污染物。
具体而言，可以在室内空间的空气中发现的气态污染物包括一氧化碳、氮氧化物(NO、NO2)、臭氧、挥发性有机化合物(VOC)，例如单环芳族化合物(甲苯和其他BETXS)、醛和酮(甲醛、乙醛、丙酮、乙基甲基酮)。
所有这些污染物都会不同程度地影响具有污染空气的空间的居住者。根据污染物的类型和浓度以及暴露时间的不同，影响可能会从所谓的“污浊空气”的简单感觉到粘膜刺激或过敏反应而有所不同。此外，长时间暴露于特别有害的污染物可能会使处于具有污染空气的空间中的个人产生病状。
已经开发了几种空气净化技术来解决这些问题。
空气净化领域的现有技术的第一个例子是活性炭过滤。
这种技术基本上在于使气流流过含有活性炭的过滤器；由于其孔隙率，活性炭能够吸附大部分污染物，特别是有机污染物。这种类型的活性炭过滤基本上基于过滤器的“物理”作用，其中通过在过滤器内部流动，空气流过活性炭，由于其多孔性，活性炭捕获污染物颗粒。
然而，这种类型的过滤在具有微米尺寸的固体颗粒存在下受损或被禁止，所述微米尺寸降低了活性炭孔隙的孔隙率和总交换表面。
此外，有必要周期性地除去活性炭吸附的污染物，以使它们“再生”并使它们再次可用。从活性炭中除去的污染物必须妥善处理。活性炭的再生过程和去除的污染物的处理涉及显著的能源浪费和高成本。
虽然活性炭过滤器可以再生，但是经过一些过滤和再生循环之后，它们会“耗尽”。当它们耗尽时，必须用新的过滤器来更换这些过滤器。
现有技术的另一种空气净化技术是所谓的电过滤或静电集尘。
这种技术可以分离悬浮在空气中的固体颗粒或液滴。其基础为空气从不均匀电场中的流过。
用于实现这种被称为静电过滤器(或电过滤器)的技术的设备在两个电极(通常表示为放电电极和集电极)之间产生电位差，所述两个电极彼此前后布置，以便产生强烈的电场。在放电电极周围产生电荷的放射，放电电极也能因“雪崩效应”而将载气电离。流过电极的气流(或载气)被电离，产生“电风”，也就是说，在相反符号的电极方向上移动的离子(电荷)流。
通过迁移，离子与包含在空气中的污染物颗粒碰撞，空气中的颗粒通过冲击或吸收而带电，从而增加其电荷密度。强烈带电的粒子被有效地吸引到保持它们的集电极处。
已知类型的静电过滤器的问题是巨大的尺寸，并且最重要的是静电过滤过程产生高水平的刺激性化合物，例如臭氧和氮氧化物。
现有技术的另一种空气净化技术是光催化。
光催化基于一种被称为光催化剂的材料的存在，该材料在被适当波长的光刺激时改变其能量结构，从而在材料表面产生电子/空穴对。“活化的”光催化剂能够触发导致污染物颗粒氧化的反应。因此，光催化过程允许通过它们的矿化(也就是说，它们转化成无害化合物，例如CO2和H2O)来去除污染化合物，例如有机污染物。
然而，在光催化氧化过程中可能形成对人体健康有害的反应中间体。
结合上述技术的设备是已知的，其实施连续的过滤步骤，每个步骤都为特定选择的技术。由单个过程串联组成的净化系统被配置为例如气流的一系列连续处理，这些处理基本上彼此独立。
本发明的目的在于公开了一种空气净化设备和方法，其克服了现有技术中所包含的局限性并提高了促进积极协同作用的功效。
本发明的另一个目的是公开了一种提供组合使用不同空气净化技术的设备。
本发明的另一个目的是公开了一种设备和方法，其将高净化功效与降低的生产相结合，并随后减少对人体健康有潜在危害的化合物在空气中的释放。
本发明的另一目的是公开了一种用于净化封闭空间中的空气的高效设备。
本发明的另一目的是公开了一种通过多种不同技术的组合而作用的空气净化设备和方法。
发明内容
在以下描述中将阐明的上述目的和其他目的通过本发明来实现，本发明涉及一种用于净化空气以去除污染物的设备，该设备包括至少一个空主体，其具有至少一个用于空气的入口孔、至少一个用于空气的出口孔，并且界定出用于接收待净化的气流的腔室。该腔室包括用于产生电场的装置、至少一种用于待被发光辐射激发从而实施光催化的光催化剂、至少一个用于激发所述光催化剂的发光辐射源和至少一种吸附材料(例如包含活性炭的材料)。
用于产生电场的装置、光催化剂和吸附材料以合作的方式设置在腔室中。
申请人出乎意料地注意到，由于允许同时使用多种空气净化技术，即静电集尘、光催化和在吸附材料上的吸附，这种装置允许三种技术协同合作。
在本发明中提到的光催化优选是多相光催化，也就是说是这样一类光催化，其中光催化剂和反应物处于不同的两相。例如，光催化剂是固体，而反应物是流体(例如在本发明的情况下)。
具体而言，三种不同的技术以组合的协同方式积极合作，将三种物理化学过程(即光催化、吸附和静电集尘)的不同效果例如在根据本发明的设备的单一腔室内结合起来。
这三种技术的作用和同时实施产生了协同效果，对于涉及空气净化去除污染物的所有三种技术增加了其益处并且限制了其缺陷。
根据本发明，用于产生电场的装置、至少一种光催化剂和至少一种吸附材料以减小的距离，也就是说以静电集尘的益处、光催化的益处和吸附的益处相互结合的这样一种距离，设置在净化设备的腔室内部。
除此之外，例如电场遇到被合适的发光源活化的光催化剂，可以在吸附材料水平上产生(例如污染化合物的)氧化反应。
位于本发明的设备内的腔室中以相邻位置设置的三个元件(即，用于产生电场的装置、光催化剂和吸附材料)的存在，以及随之而来的这三个元件的协同作用允许获得与现有技术的设备相比，更好的空气净化去除污染物的效果。
根据本发明的一个实施例，该设备包含至少一个垂直于所引入气流的平面，该平面与该电场、光催化剂和吸附材料相交。根据本发明的一个实施例，三个元件(即，用于产生电场的装置、光催化剂和吸附材料)以基本上并联操作的方式设置，即单一的空气净化步骤，这与现有技术的实施方式不同，在现有技术中，净化元件串联设置，以便以连续的步骤，即基本串联地进行空气净化。
根据本发明的一个实施例，电场、至少一种光催化剂和至少一种吸附材料同时操作以净化所述气流。
表述“同时操作”表示容纳在装置主体内的三个元件以这样的方式操作，即至少为了在腔室内的部分持久性，容纳在该腔室内的至少一部分空气同时受到电场的作用、光催化剂的作用(即光催化)和吸附的作用(通过吸附材料)。如前所述，除了直接在空气层面进行操作之外，这三种作用还相互影响、实现其效益和功效。
例如，根据本装置的一个实施例，至少一种吸附材料经受电场和光催化。
必须注意的是，术语“光催化剂”表示至少一种具有至少光催化性质的材料，也就是说在经受发光照射时能够产生光催化过程。根据本发明的一个有利的实施例，光催化剂还可以具有吸附和/或导电性质。根据一个可能的实施例，设置在该设备内的至少一种材料是光催化材料，而另一种材料是吸附材料。还必须注意的是，根据本发明的一个有利的实施例，光催化剂包含具有光催化和吸附性质的复合材料。
例如，光催化材料(其可以包含二氧化钛，如下所示)施加在吸附材料(其可以包含活性炭)上以便形成具有光催化和吸附性质的复合材料。
由于吸附材料的存在，特别是由于在吸附材料上施加的光催化材料的存在，本设备的协同作用额外增加，这是因为除了对空气中所含污染物的光催化作用，以及对例如被以吸附材料水平吸附的那些物质的光催化作用之外，在被暴露于光辐射下适当地“活化”之后，光催化剂能够触发引起空气中所含以及以吸附材料水平存在的污染物颗粒的氧化。由于光催化作用，光催化吸附材料(优选形成复合材料)矿化和破坏污染物，并同时再生。如上所述，由于光催化剂相对于吸附材料临近设置，所以还在所述吸附材料水平上发挥光催化作用。鉴于上述情况，也就是说通过消除吸附材料中所含的污染物，吸附材料也通过光催化而再生。
根据一个优选的实施例，至少一种光催化剂包含TiO2(二氧化钛)。
二氧化钛(TiO2)是优选的材料，这是因为除了作为光催化材料之外，其还具有与臭氧的反应性。特别地，必须注意的是，当通过发光辐射活化时，TiO2可以减少臭氧的存在。
根据本发明设备的一个优选实施例，用于产生电场的装置包括至少一个第一电极和一个第二电极。
具体而言，该设备中所含的用于产生电场的装置产生电场，该电场允许待净化空气中所含污染物的静电集尘(或电过滤)。
为了实施这种技术，在两个电极之间产生电势差。
特别是，一个电极用作“放电”电极(例如第一电极)，而第二电极用作“集”电极。
放电电极是其上施加了电势的电极，而集电极是这样一种电极，经受电过滤的污染物颗粒朝向该电极被定向，因此从气流中分离。
根据本发明的一个实施例，该设备还包括导电材料。例如，该至少一种光催化剂包含具有导电性质的复合材料，或者该光催化剂设置在至少一个导电元件上。
例如，可以将导电材料施加在吸附材料的至少一部分上(例如以形成具有导电性质的复合材料的方式)，或者可以将吸附材料和/或光催化材料的至少一部分设置在导电元件，例如电极(包括例如金属材料板)上。本发明的其他实施例也是可能的，其中光催化材料被施加在导电材料和/或吸附材料上。
有利的是，除了上述效果之外，就光催化吸附材料而言，如果使用具有导电性质的材料，则也可以具有能够协作产生本发明电场的材料。根据本发明的一个可能的实施例，吸附材料和/或光催化材料(例如形成复合材料)可以是集电极(即第二电极)。另外地或可选地，光催化材料和/或吸附材料可以位于例如由金属(例如金属板)制成的充当电极的支撑元件上。电过滤器的另一电极(放电电极)通常是金属线。
由于提供了光催化剂，这种电过滤器被构造为使得除了对空气中包含的污染物进行电过滤之外，它还将电沉积的作用和效果与光催化剂的光催化作用相结合。
根据本发明的一个优选实施例，至少一种吸附材料的至少一部分相对于引入到本发明设备的空主体中的气流的方向以基本上径向的配置设置。必须注意的是，如果将光催化材料和/或导电材料施加在吸附材料上，则该施加可以仅发生在部分材料上，而不含光催化材料和/或导电材料的另一部分吸附材料优选相对于气流径向布置。根据一个可能的实施例，可以使用第一吸附材料来施加光催化材料和/或导电材料(最终形成复合材料)，并且第二吸附材料可以相对于气流径向地设置。
在任何情况下，所述至少一种吸附材料的至少一部分的径向布置允许减少电场和光催化剂作用的负面影响以及气相中污染物质的浓度。
根据一个优选的实施例，所述吸附材料为吸附材料的多个壁(过滤器)，其相对于引入到设备中的气流的方向径向设置。
根据本发明的一个实施例，吸附材料的所述壁(过滤器)优选位于出口孔之前；换句话说，吸附材料的过滤器位于与气流平行的方向上。
上述过滤器的布置允许在设备的腔室内移动气流，从而便于净化过程，同时限制压力损失。
优选地，用于产生电场的装置、光催化材料和由吸附材料制成的过滤器位于设备腔室内部，一个靠近另一个，优选地位于腔室内部的空主体的与设置有入口孔相对的一侧。
根据本发明的不同实施例，气流(或多股气流)的移动可以是机械的和/或非机械的。通过风扇可以机械地获得设备内气流的移动。无论如何，该设备可以在位于已经提供气流移动的特定位置(例如，在HVAC导管中或集成在风机盘管中)时，没有机械移动。
根据一个优选的实施例，设备的腔室内的吸附材料的壁(过滤器)与空主体的侧壁接触，界定出各壁之间的空间。优选地，与由吸附材料的壁(过滤器)界定出的空间相对应，用于使空气排出的出口孔设置在本发明设备的空主体的侧壁上。
优选地，根据本发明的至少一种吸附材料包含活性炭。
本发明的另一目的是净化空气以去除污染物，包括以下步骤：
a)借助于电场对所述污染物进行静电集尘，
b)借助于至少一种光催化剂对所述污染物进行光催化，
c)将所述污染物吸附在至少一种吸附材料上，其中在步骤a)、b)和c)期间进行的操作以合作的方式进行。
如上所述，静电集尘、光催化和吸附的同时组合使用产生出乎意料的协同作用，这是因为三种技术相互作用，增加了它们的功效。
允许实施静电集尘、光催化和吸附(除了允许三种技术之间的直接相互作用之外)的元件在设备腔室内的短距离和特有的“并联”布置，使设备腔室内所含的空气，至少为了在腔室内的部分持久性，同时经受静电集尘、光催化和吸附。优选地，至少为了在腔室内的部分持久性，设备腔室内所含的空气将同时与用于产生电场的装置、光催化剂和吸附材料接触。
根据本发明方法的优选实施例，步骤a)、b)和c)同时进行。
除此之外，静电集尘、光催化和吸附三个过程的实施发生在单一空气净化步骤中。
优选地，本发明的方法还包括用于使所述至少一种吸附材料再生的附加步骤d)，其中所述步骤d)与步骤a)、b)和c)同时进行，并且/或者还包括用于减少臭氧的步骤e)，其中所述步骤e)与步骤a)、b)和c)同时，或者与步骤a)、b)、c)和d)同时进行。
如上所述，吸附材料例如活性炭有捕集和保持污染物颗粒的能力。但是，必须除去被活性炭吸附的污染物，以便使活性炭再生并使其再次使用。
由于本发明设备中包含的不同技术的相互作用，吸附材料例如活性炭的再生可以优选并且有利地与空气净化过程(或过滤)同时进行。
特别是，电过滤器增加了活性炭上的吸附效率，而光催化则氧化了吸附在活性炭上的污染物并使其再生。
类似地，由于本发明设备中包含的不同技术的相互作用，可以在与空气净化过程的同时(即“连续”)，优选并且有利地进行对通过电过滤过程(即，通过静电集尘)产生的臭氧的去除。实际上，由电沉积过程产生的臭氧可以被吸附材料例如活性炭吸附，并且可以同时被光催化剂以光催化的方式还原。光催化过程既可以在空气中所含的臭氧水平下进行，也可以在活性炭过滤器所吸附的臭氧水平下进行。
与现有技术相比，本发明的特征在于具有多个优点。
本发明利用了单一反应器内不同物理-化学过程(光催化、吸附、静电集尘)的组合协同作用，受益于所述过程之间增强的相互作用，增强了它们的优点并消除了它们的缺陷。
事实上，在空气净化过程中同时操作而不是相继运行的不同技术(即光催化、吸附和静电集尘)的使用可以产生这三种方法的协同合作，其不仅直接对空气起协同作用，也彼此共同起作用。
特别地，设备腔室内的元件的优选构造使得三种技术积极协作以改善空气净化的总体结果。
具体而言，例如，由于使用例如TiO2的光催化作用，多相光催化作用诱导的电场的协同效应提高了催化过程的效率，减少了电过滤器产生的臭氧，并产生了“活化的”化学物质，由于过程之间的协同作用引起的吸附性能的增加，而将它们限制在设备内。
除了这些优点之外，多相光催化作用和在吸附材料例如活性炭上诱导的电场的关联，通常与优选为气相或蒸气相的污染物产生增加的相互作用，以及吸附材料的吸附能力的增加，和材料的再生(归功于光催化提供的氧化作用)。
因此，本发明公开了一种设备和方法，其中三种空气净化技术(即光催化、吸附和静电集尘)的协同使用与现有技术相比具有几个优点。
通过由电场和光催化作用引起的氧化反应局部获得再生作用，其增加了吸附材料的容量和寿命。
此外，光催化氧化的反应中间体被吸附材料吸附，并且由电场产生的臭氧生成被光催化材料和活性炭的组合作用破坏。
此外，参考设备腔室内元件的优选布置，可以指示由污染物流的“电”移动给出的附加优点。实际上，由于所施加的电场的作用，载体(待净化的空气)的流动平行于吸附表面，因此不会导致其运动的阻力，但是污染物的流动垂直于吸附表面，因此提高了通过吸附而去除的效率，而不会增加载气流通过时的压力损失，即阻力。这样，气流的移动使得消耗更少的能量并且产生更少的干扰(噪音、振动)。
附图说明
参考以下示意图，根据以下仅具有说明性而非限制性目的的描述，本发明的附加特征和优点将更加明显，其中：
图1是根据本发明的设备的可能实施例的平面图(图1的设备从设备中引入空气的一侧看)；
图2是图1所示的根据本发明的设备的相同实施例的侧视图(以正交于放电电极(在该情况下为电线)的方式看该设备)；
图3是图1和图2所示的根据本发明的设备的相同实施例的第二侧视图(以相对于放电电极(在该情况下为电线)为平行的方向看该设备)；
图4是借助于本发明的设备和方法获得的不同净化技术之间协同关系的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的空气净化设备1。
所述设备1由空主体70形成，所述空主体70界定出适于接收待净化的气流的腔室60(参见例如图2)。
根据本发明的实施例，设备的空主体包括水平“上”侧(即，壁)70a和平行于该水平“上”侧的水平“下”侧70b。例如在具有大致圆柱形形状的空主体的情况下，空主体还包括“侧向”侧70c，或者可以包括多于一个侧向侧以形成空的棱柱体。至少一个侧向侧(壁)基本垂直于两个水平侧，并且适于连接所述水平“上”侧和“下”侧。根据可能的实施例，例如附图中所示的实施例，空主体70被成形为具有两个平行的上侧和下侧(壁)70a、70b和四个侧向侧(壁)70c的平行六面体。
具体而言，根据附图中所示的实施例，空主体70包括四个侧壁70c，所述四个侧壁70c在两个上壁70a和下壁70b之间以正方形形状延伸。
如上所述，设备的空主体70的形状不限于该实施例。事实上，空主体70的其他形状是可能的，例如棱柱形和圆柱形，条件是在空主体内部形成腔室，优选为用于接收待净化的气流的单一腔室。
如下面详细说明的，两个水平侧中的一个例如“上”侧70a设置有至少一个入口孔40，优选多个入口孔使待净化的空气进入。
根据本发明的一个优选实施例，这种“上”侧设置有风扇41或用于强制地将空气引入到空主体内部的类似装置，其优选位于腔室内，更优选地位于腔室内对应于空气的入口孔。因此，通过产生进入气流的风扇，可以将空气引入到设备中。
具体而言，如图1～3所示，待净化的气流通过利用风扇41从空间中抽出空气而产生，并且从设备1的空主体70的侧面70a上存在的合适的入口孔40(该处设置有风扇41)而引入到设备1中。
根据一个优选实施例，设备的空主体的至少一个侧向侧(壁)，优选所有侧向侧具有至少一个出口孔50，优选多个出口孔用于排出空气。
鉴于以上所述，根据基本上垂直于两个上侧70a和下侧70b的进入气流将空气引入到设备中，并且通过出口孔50从侧壁70c根据一个或多个排出气流而从设备出来；所述排出气流相对于进入气流而言基本上垂直，优选垂直并为径向。
用于产生电场的装置20、光催化剂10、发光辐射源11和吸附材料11设置在设备1的内部。
特别地，根据图1的实施例，用于产生电场的装置20包括金属线20a，其穿过设备1内部的腔室并在两个支撑件21之间张紧。所述金属线20a用作使引入到设备1中的空气的电过滤过程(即，静电集尘)驱动的放电电极。
尽管图中未示出，但该设备包括合适的电源以向金属线提供必要的电压。
根据图1所示的实施例，金属线20a(也就是放电电极)位于发光辐射源11和光催化剂10之间。
图1示出了一个实施例，其中，发光辐射源11是通过支撑装置12保持在腔室内的适当位置的UV灯11a。根据一个可能的实施例，光催化剂包括具有光催化和吸附性质的复合材料10a。具体而言，根据一个可能的实施例，光催化剂10是包含施加在至少部分吸附材料(例如活性炭)上的光催化材料(例如二氧化钛TiO2)的复合材料片10a。
如上所述，根据一个可能的实施例，该设备包括导电材料。例如，光催化剂10可以包含具有导电性质的复合材料。
必须注意的是，可以将光催化剂材料施加在导电材料(例如石墨)上和/或吸附材料上。
根据可能的实施例，包含具有光催化、吸附和导电性质的复合材料的光催化剂10(在附图中用附图标记10a示意性地示出)可对应于用于电过滤过程的集电极。
如已知那样，虽然未在附图中示出，集电极也适当地连接到电源，该电源提供必要的电压以在两个(放电和集)电极之间产生电位差。根据其他实施例，如果光催化剂不具有导电性质，则具有吸附和光催化性质的复合材料可以设置在电极上，例如作为电极的金属材料板上。
在图1的实施例中可以看到吸附材料30；尤其是可以看到吸附材料30的多个壁(过滤器)，其相对于引入到设备1中的气流的方向径向地设置。
具体而言，这样的吸附材料30相对于垂直地与设备1的两个水平上侧和下侧相交的轴线径向布置；根据图1所示的实施例，这样的轴线正交于金属线20a并且正交于放置了吸附性、光催化性和导电性材料板10a的平面。
吸附材料30的这种多个壁(过滤器)在设备1的腔室内界定出多个空间31，这些空间用于输送吸附材料30的各壁之间的气流。然后，气流流过设置在设备1的空主体70的侧壁70c上的出口孔50而从设备1排出。根据可能的实施例，如附图所示，吸附材料的壁(过滤器)以垂直于上侧和下侧(壁)70a、70b的方式设置。
根据图1的实施例，侧壁70c相对于设备1的空主体70的设置有风扇41的一侧，也就是说相对于空主体70的引入气流的那一侧，设置在正交位置。根据图1的实施例，出口孔50设置在设备1的空主体70的侧壁70c上，对应于由吸附材料30的壁界定出的空间31。
如上所述，待净化的空气用风扇41从该空间中抽出，并从设备1的空主体70的提供了风扇41的那一侧(壁)70a上存在的合适的入口孔40引入到设备1中。
气流朝向光催化剂传送，特别是朝向吸附性、光催化性和导电性材料10a，该材料同时经受由金属线20a(其上施加电势)产生的电场以及来自UV灯UV 11a的紫外光。
如上所述，根据可能的实施例，吸附性、光催化性和导电性材料10a对应于电过滤器(其放电电极是金属线20a)的集电极。
这样，由电极(即，在这种情况下为金属线20a和吸附性、光催化性和导电性材料10a)产生的电场引起污染物在吸附性、光催化性和导电性材料10a上的收集。电过滤器的存在会产生臭氧并增加污染物的去除。通过借助UV灯11a活化的吸附性、光催化性和导电性材料10a的光催化过程氧化了污染物(此外，二氧化钛(TiO2)也减少了臭氧的存在)，部分地使吸附性、光催化性和导电性材料10a再生。
与吸附性、光催化性和导电性材料10a径向设置的吸附材料30保持并限制设备1内的主要和次要污染物。出口孔50设置在空主体70的侧壁上以使净化的空气排出。
图2示出了图1所示本发明设备1的侧视图。相对于代表电过滤器的放电电极的金属线20a，侧向垂直地观看设备1。
图2示出了用于接收待净化的气流的腔室60，其由设备1的空主体70界定。
如上所述，进入气流42通过从空间用风扇41抽出空气而产生，并从设备1的空主体70的提供了风扇41的那一侧70a上存在的合适的入口孔40而引入到腔室60中。
参考图2，腔室60包含具有相关支撑装置12的UV灯11a，吸附性、光催化性和导电性材料板10a的一部分；此外，金属线20a的一部分(即电过滤器的放电电极)设置在这些部件之间的中间位置。
图2还示出了吸附材料30的多个壁；所述壁相对于进入气流42沿径向方向设置。
设备1的侧视图显示了吸附材料30的壁(过滤器)的径向位置。
为了清楚起见，图2示出了用于使净化的空气排出的出口孔50，其位于设备的侧壁70c上，与吸附材料30的两个壁之间的空间相对应。
图2示意性地示出了从本发明的设备1的空主体70的侧壁上的孔50排出的排出气流51。
在这样的实施例中，在设备1内被净化的气流以相对于进入方向的正交和径向方向从设备排出。
图3示出了图1和图2中示出的根据本发明的设备1的相同实施例的第二侧视图。从相对于形成放电电极(用于实施静电集尘过程)的金属线20a为平行的方向观看该设备。
图3也示出了用于接收待净化的气流的腔室60，其由设备1的空主体70界定。
该图还示出了用于将空气引入到设备1的腔室60内部的风扇41和进气孔40。
腔室60包含具有相关支撑装置12的UVA灯11a，吸附性、光催化性和导电性材料板10a(在图3中仅可见小部分)和金属线20a(即电过滤器的放电电极)，其设置在UV灯11a与吸附性、光催化性和导电性材料板10a之间的中间位置。金属线20a穿过设备1内的腔室，在两个支撑件21之间张紧(仅一个支撑件21可见)。金属线20a以一个点表示，因为观测点在与金属线20a侧向平行的位置。
吸附材料30的多个壁相对于进入气流42(图3中未示出)的方向径向设置。
如图2所示，为了清楚起见，图3还示出了用于将净化的空气排出的出口孔50。出口孔50位于设备的侧壁(侧面)上，对应于吸附材料30的两个壁之间的空间31(图3中未示出)。
根据本发明的设备1的实施例，如图1、图2和图3所示，在设备1的四个侧壁70c上设置用于使净化的空气排出的出口孔50。但是，其他配置也是可能的。
总之，在本发明的设备1和方法中，用于强制地将空气引入到设备内部的风扇41或类似装置产生气流，该气流通过入口孔40被引入到由设备的空主体70界定的腔室60中。
气流到达光催化剂，特别是吸附性、光催化性和导电性材料10a。在这种情况下，该吸附性、光催化性和导电性材料对应于电过滤器的集电极，使得电场诱导污染物在所述吸附性、光催化性和导电性材料上以及在吸附材料的壁上收集。
如前所述，电过滤器的放电电极例如是金属线20°。
电过滤器的存在会产生臭氧并增加污染物的消除。借助于合适的发光源例如UV灯11a而活化的光催化剂的光催化过程会氧化污染物，至少部分地使吸附性、光催化性和导电性材料以及(例如由活性炭组成的)吸附材料的壁(过滤器)再生。
优选地，吸附性、光催化性和导电性材料10a减少由电场产生的臭氧的存在。例如活性炭壁的吸附材料30包围主要污染物(由于产生它们的过程而直接引入到空间中的污染物)和次要污染物(即发生在主要污染物上的反应的副产物)。
图4示意性地示出了由本发明的设备实现的不同技术之间的协同关系。
表示为“ESP”、“光催化剂”和“吸附材料”的三个方框示意性地表示根据本发明同时使用的三种纯化技术，即静电集尘(“ESP”方框)、光催化(“光催化剂”)和吸附(“吸附材料”)。
实线表示单一技术的效果，而虚线代表不同技术效果之间的关系，示意性地示出了静电集尘(“ESP”)、光催化(“光催化剂”)和吸附(“吸附材料”)如何各自具有与其他技术的效果协同作用的一些效果。
例如，在图4中，静电集尘(“ESP”)的效果概括为：微粒的消除，材料(即吸附材料)吸附能力的增加和臭氧生成。
光催化(“光催化剂”)的效果概括为：污染物的氧化和臭氧的破坏。
第三种技术即吸附(“吸附材料”)的效果概括为：污染物的吸附和臭氧的吸附。
如图所示，吸附材料吸附污染物的能力随静电集尘中所用电场的效果而增加。电场在通过静电集尘(电过滤)处理的空气内部产生臭氧，其同时被光催化剂的光催化作用破坏和/或被吸附材料吸附。必须注意的是，光催化作用也可以在已被吸附材料吸收的臭氧水平上实施。
在图4的图中所示的相互作用仅是在本发明中使用的三种技术之间发生的几种协同相互作用中的一些。
例如，电场施加给光催化(特别是多相光催化)的附加效果是：催化过程的效率提高，“活化的”化学物质的产生以及它们在本发明设备内的限制，这归功于吸附性质，而这些又随着这些过程之间的协同作用而增加。
此外，光催化(特别是多相光催化)与在固体吸附材料上诱导的电场的关联产生与材料的更高吸附能力的相互作用，使吸附材料再生，这归功于由光催化引起的以吸附材料水平存在的污染物的氧化。

Claims (10)

1.用于净化空气以去除污染物的设备(1)，包括至少一个空主体(70)，该空主体界定出用于接收待净化的气流的腔室(60)并且包括至少一个用于空气的入口孔(40)、至少一个用于空气的出口孔(50)，所述腔室内部包括用于产生电场的装置(20)、至少一种用于待被发光辐射激发从而实施光催化过程的光催化剂(10)、至少一个用于激发所述光催化剂(10)的发光辐射源(11)和至少一种吸附材料(30)，其中所述用于产生电场的装置(20)、所述至少一种光催化剂(10)和所述至少一种吸附材料(30)以协作的方式设置在所述腔室(60)中。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述用于产生电场的装置(20)、所述至少一种光催化剂(10)和所述至少一种吸附材料(30)同时操作以净化所述气流。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中所述至少一种吸附材料(30)经受所述电场和所述光催化。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述至少一种光催化剂(10)包含具有光催化和吸附性质的复合材料，优选所述光催化剂(10)包含施加在至少一部分吸附材料上的光催化材料。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中所述至少一种光催化剂(10)包含具有导电性质的复合材料，或者所述光催化剂(10)设置在至少一个导电元件上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中用于产生电场的装置(20)包括至少第一电极和第二电极，优选所述光催化剂(10)设置在一个电极上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(1)，其中优选包含活性炭的至少一部分所述至少一种吸附材料(30)相对于引入到所述空主体(70)中的所述气流(42)的方向径向设置。
8.净化空气以去除污染物的方法，包括以下步骤：
a)借助于用于产生电场的装置(20)所产生的电场对所述污染物进行静电集尘，
b)借助于至少一种光催化剂(10)对所述污染物进行光催化，
c)将所述污染物吸附在至少一种吸附材料(30)上，其中在步骤a)、b)和c)期间进行的操作相互合作。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述步骤a)、b)和c)同时进行。
10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括附加步骤d)，其为所述至少一种吸附材料的再生，其中所述步骤d)与步骤a)、b)和c)同时进行，并且/或者还包括步骤e)，其为臭氧还原，其中所述步骤e)与步骤a)、b)和c)同时或与步骤a)、b)、c)和d)同时进行。
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