CN108458415A - 一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净化方法 - Google Patents

一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净化方法，空气净化装置包括依次连接的回风装置、干燥装置、过滤装置、紫外线净化机构、银离子过滤器，净化方法包括如下步骤：(1)首先通过干燥装置降低待净化空气的湿度；(2)然后通过过滤装置拦截空气中的大颗粒物和PM2.5等微小颗粒物和VOCs(挥发性有机污染物)等；(3)然后通过紫外线净化机构将空气中的细菌等微生物破坏；(4)然后再通过银离子过滤器将空气中的有害气体进行再次分解；(5)最后将过滤干净后的空气送入到新风出口。本发明结构简单，维护方便，便于拆卸和更换，能够高效去除室内空气中的PM2.5、有毒气体以及消毒灭菌。

Description

一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净 化方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净化方法。
背景技术
室内空气净化装置是指将室内污浊的空气采集后通过装置达到净化空气目的然后排入室内，最终提高室内空气质量。传统的室内空气净化装置，大多关注于去除室内空气中的微笑颗粒物和有毒有害气体，主要是通过特殊材料吸附、过滤达到净化目的，而室内空气中的细菌等病原微生物未能引起足够的重视。
当前紫外线灭菌主要用于医疗卫生、科学实验等特殊场景。其科学原理是利用适当波长(254nm左右)的紫外线，使微生物机体细胞中的DNA核糖核酸的分子结构遭到破坏，并且使细胞死亡，从而达到杀菌消毒的效果。TiO2光催化不仅能够攻击细菌和外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的细胞膜结构彻底灭菌，还能够分解细菌释放的有毒物质以及室内空气中甲醛甲苯等有机物。
专利号为ZL 201320283841.9的专利《一种具有空气净化功能的家用新风系统》中，新风系统由通风筒、电风扇、空气过滤膜、硅藻泥空气净化膜和紫外线灯构成。电风扇、空气过滤膜、硅藻泥空气净化膜和紫外线灯位于通风管道中，通风管道桶内垂直设有支撑格栅，空气过滤膜和硅藻泥空气净化膜固定在支撑格栅，通风筒的出风口的空间设置电风扇，出风口外设防护格栅，通风口的进风口设置紫外线灯。
传统的空气净化装置对室内空气中细菌等病原微生物去除效果较差，且病原微生物在通过空气净化器后温度湿度“更佳”的空气环境中更易于繁殖生长，对室内人员身体健康构成重大威胁。现有的紫外灯空气灭菌系统中，待灭菌空气在灭菌室内停留时间短，而紫外线灭菌需要一定照射时间才能达到较高灭菌效果。
发明内容
本发明为了解决上述问题，从而提供一种结构简单、能够高效去除室内空气中的PM2.5、有毒气体以及消毒灭菌的紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置及其净化方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，所述空气净化装置包括：
回风装置，所述回风装置与连接污风进口；
干燥装置，所述干燥装置与回风装置可拆卸地连接；
过滤装置，所述过滤装置与干燥装置可拆卸地连接；
紫外线净化机构，所述紫外线净化机构与干燥装置、过滤装置可拆卸地连接连接；
银离子过滤器，所述银离子过滤器分别与紫外线净化机构和新风出口连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述干燥装置中设有填充物，所述填充物包括硫酸钙、氯化钙、活性氧化铝和硅胶的一种或一种以上。
在本发明的一个优选实施例中，所述过滤器中设有填充物，所述填充物包括沸石分子筛、硅藻土、多孔粘土异构材料、活性炭、细孔硅胶中的一种或一种以上。
在本发明的一个优选实施例中，所述紫外线净化机构包括一密封地壳体，所述壳体分别与干燥装置、过滤装置和银离子过滤器可拆卸地连接，所述壳体内设有紫外线净化通道，所述紫外线净化通道内腔安装有紫外线发生器，所述紫外线发生器外侧安装有光触媒反应器，所述光触媒反应器上安装有反应片。
在本发明的一个优选实施例中，紫外线发生器的类型为连续型发生方式。
在本发明的一个优选实施例中，所述反应片表面涂有纳米级的TiO2半导体材料。
在本发明的一个优选实施例中，紫外线净化通道内壁为螺旋结构，反应片螺旋安装在内壁上，进入紫外线净化通道内的气流方向与反应片呈垂直方向。
在本发明的一个优选实施例中，所述紫外线净化通道的首末端分别设有紫外遮光板。
一种空气净化装置的净化方法，所述净化方法包括如下步骤：
(1)首先通过干燥装置吸收空气中的水汽，降低空气湿度；
(2)然后通过过滤装置拦截空气中的PM2.5等微小颗粒物和大颗粒物和吸附部分VOCs；
(3)然后通过紫外线净化机构将空气中的细菌等微生物破坏；
(4)然后再通过银离子过滤器将空气中的有害气体进行再次分解；
(5)最后将过滤干净后的空气送入到新风出口。
在本发明的一个优选实施例中，紫外线净化机构工作时，紫外线净化通道对空气中的细菌等微生物破坏细胞结构达到灭菌目的，而且还有催化光触媒-TiO2光催化反应，价带电子被激发到到导带，形成电子和空穴，并且氧和水发生氧化反应生成自由基，破坏有机物中C-C键、C-H键、N-H键、C-N键、O-H键、C-O键，能被自由基破坏，并分解有机物为CO2与H2O，分解空气中甲苯、甲醛类等有机污染物，PM2.5以下的颗粒物也会进行分解和吸附而被矿化。
本发明的有益效果是：
本发明在过滤装置前安装干燥装置，降低了空气湿度，有利于过滤装置中多空吸附材料对大颗粒物、小颗粒物、VOCs的吸附,以及提高光触媒光催化灭菌和分解有机污染物效率。
本发明结构简单，维护方便，便于拆卸和更换，能够高效去除室内空气中的PM2.5、有毒气体以及消毒灭菌。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为紫外线净化通道的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明提供的紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其包括回风装置100、干燥装置200、过滤装置300、紫外线净化机构400和银离子过滤器500。
回风装置100，其连接污风源的进口，其可抽取污染的空气，并将抽取的污染空气依次穿过干燥装置200、过滤装置300、紫外线净化机构400和银离子过滤器500。
干燥装置200，其与回风装置100可拆卸地连接，其是用于吸收空气的中水汽，降低空气湿度。
在干燥装置200中具体设有填充物，所述填充物包括硫酸钙、氯化钙、活性氧化铝和硅胶的一种或一种以上。
过滤装置300，其与干燥装置200可拆卸地连接，其是用于拦截空气中的PM2.5等微小颗粒物和大颗粒物和VOCs。
所述过滤装置300中设有填充物，填充物具体包括沸石分子筛、硅藻土、多孔粘土异构材料、活性炭、细孔硅胶中的一种或一种以上。
紫外线净化机构400，其与干燥装置200、过滤装置300可拆卸地连接，其是用于将空气中的细菌等微生物破坏。
紫外线净化机构400包括一密封地壳体410，壳体410两端分别与干燥装置200、过滤装置300和银离子过滤器500可拆卸地连接，在壳体410内设有紫外线净化通道420。
紫外线净化通道420中可产生紫外线，将空气中的细菌等微生物破坏细胞结构以达到灭菌目的。
在紫外线净化通道内腔安装有紫外线发生器430，紫外线发生器430的类型为连续型发生方式，其是用于在紫外线净化通道420产生紫外线。
另外，在紫外线净化通道420内侧安装有光触媒反应器，并且在光触媒反应器上安装有反应片，反应片表面涂有纳米级的TiO2半导体材料，光触媒反应器与反应片配合可产生催化光触媒-TiO2光催化反应，价带电子被激发到到导带，形成电子和空穴，并且空气中的氧和水发生氧化反应生成自由基，破坏有机物中C-C键、C-H键、N-H键、C-N键、O-H键、C-O键，能被自由基破坏，并分解有机物为CO2与H2O，分解空气中甲苯、甲醛类等有机污染物，并且PM2.5以下的颗粒物也会进行分解和吸附而被矿化，从而达到净化空气的目的。
紫外线净化通道420内壁具体为螺旋结构450，如图2所示，反应片螺旋安装在内壁上，并且进入紫外线净化通道420内的气流方向与反应片呈垂直方向，这样使得空气以螺旋前进的方式在紫外线净化通道420内流动，延长空气与反应片和紫外线接触时间，从而净化更加彻底。
另外，在紫外线净化通道420的首末端分别设有紫外遮光板440，紫外遮光板440可将紫外线净化通道420内的紫外线遮住，防止紫外线泄露照射到外面，从而杜绝紫外线对人体的危害。
银离子过滤器500，其分别与紫外线净化机构400和新风系统可拆卸连接，其是用于与紫外线净化机构400配合，对经过紫外线净化机构400净化后残留在空气中的有害气体进行再次分解，从而将空气中的有害气体完全去除，其并将净化后的空气输送到新风系统中。
本申请通过采用回风装置100、干燥装置200、过滤装置300、紫外线净化机构400和银离子过滤器500这几个独立的模块结构，将这些结构之间设置为可拆卸，这样便于安装和拆卸。
基于上述方案的实施，本申请还提供一种空气净化装置的净化方法，其包括如下步骤：
(1)首先通过干燥装置200吸收空气中水汽，降低空气湿度；
(2)然后通过过滤装置300拦截空气中的PM2.5等微小颗粒物和大颗粒物和VOCs；
(3)然后通过紫外线净化机构400将空气中的细菌等微生物破坏；
(4)然后再通过银离子过滤器500将空气中的有害气体进行再次分解；
(5)最后将过滤干净后的空气送入到新风出口。
其中，紫外线净化机构400工作时，紫外线净化通道420对空气中的细菌等微生物破坏细胞结构达到灭菌目的，而且还有催化光触媒-TiO2光催化反应，价带电子被激发到到导带，形成电子和空穴，并且氧和水发生氧化反应生成自由基，破坏有机物中C-C键、C-H键、N-H键、C-N键、O-H键、C-O键，能被自由基破坏，并分解有机物为CO2与H2O，分解空气中甲苯、甲醛类等有机污染物，PM2.5以下的颗粒物也会进行分解和吸附而被矿化。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述空气净化装置包括：
回风装置，所述回风装置与连接污风进口；
干燥装置，所述过滤装置与回风装置可拆卸地连接；
过滤装置，所述过滤装置与干燥装置可拆卸地连接；
紫外线净化机构，所述紫外线净化机构与干燥装置、过滤装置可拆卸地连接连接；
银离子过滤器，所述银离子过滤器分别与紫外线净化机构和新风出口连接。
2.根据权利要求所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述干燥装置中设有填充物，所述填充物包括沸石分子筛、硅藻土、多孔粘土异构材料、活性炭、细孔硅胶的一种或一种以上。
3.根据权利要求所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述过滤装置中设有填充物，所述填充物包括硫酸钙、氯化钙、活性氧化铝和硅胶的一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述紫外线净化机构包括一密封地壳体，所述壳体分别与干燥装置、过滤装置和银离子过滤器可拆卸地连接，所述壳体内设有紫外线净化通道，所述紫外线净化通道内腔安装有紫外线发生器，所述紫外线发生器外侧安装有光触媒反应器，所述光触媒反应器上安装有反应片。
5.根据权利要求3所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，紫外线发生器的类型为连续型发生方式。
6.根据权利要求3所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述反应片表面涂有纳米级的TiO2半导体材料。
7.根据权利要求5所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，紫外线净化通道内壁为螺旋结构，反应片螺旋安装在内壁上，进入紫外线净化通道内的气流方向与反应片呈垂直方向。
8.根据权利要求3所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，所述紫外线净化通道的首末端分别设有紫外遮光板。
9.一种空气净化装置的净化方法，其特征在于，所述净化方法包括如下步骤：
(1)首先通过干燥装置吸收空气中的水汽，降低空气湿度；
(2)然后通过过滤装置拦截空气中的PM2.5等微小颗粒物和大颗粒物和VOCs等挥发性有机物；
(3)然后通过紫外线净化机构将空气中的细菌等微生物破坏；
(4)然后再通过银离子过滤器将空气中的有害气体进行再次分解；
(5)最后将过滤干净后的空气送入到新风出口。
10.根据权利要求8所述的一种紫外线和TiO2光触媒相结合灭菌的空气净化装置，其特征在于，紫外线净化机构工作时，紫外线净化通道对空气中的细菌等微生物破坏细胞结构达到灭菌目的，而且还有催化光触媒-TiO2光催化反应，价带电子被激发到到导带，形成电子和空穴，并且氧和水发生氧化反应生成自由基，破坏有机物中C-C键、C-H键、N-H键、C-N键、O-H键、C-O键，能被自由基破坏，并分解有机物为CO2与H2O，分解空气中甲苯、甲醛类等有机污染物，PM2.5以下的颗粒物也会进行分解和吸附而被矿化。
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