CN109442615A - 一种中央空调用空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机，本申请结构设置简单，气流阻力小，能快速、有效地去除空气中的有机污染物、细菌、病毒等，为使用终端提供洁净的空气。

Description

一种中央空调用空气净化装置
技术领域
本发明涉及空气净化领域，尤其涉及一种中央空调用空气净化装置。
背景技术
中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成，采用液体汽化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷，制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。
随着空气污染的严重化，中央空调的普及，空气中的粉尘、有毒气体等从进风管进入室内，严重损害人们的身体健康，设计空气净化模块，在中央空调改变温度的同时提高室内空气质量是首要解决的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种中央空调用空气净化装置，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机；所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；
优选地，所述过滤网在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个；
优选地，所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，且至少安装2个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个，激发灯管设置于两张光催化反应网间。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供的一种中央空调用空气净化器，能快速、有效地去除空气中的有机污染物、细菌、病毒等，且结构设置简单，气流阻力小，使用效果好，耐腐蚀、耐久性好，可用于中央空调中的总管或分管，为使用终端提供洁净的空气。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明结构示意图。
附图标记：1-风管；2-过滤网；3-光催化反应网；4-激发灯管；5-引风机；6-连接管；7-风机盘管；8-压缩机。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
随着城市化、工业化水平的提高，以挥发性有机物为主的空气有机物污染问题愈发严重，挥发性有机物简称VOCs，是指除CO2、CO、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵以外参加光化学反应的含碳化合物，其来源广泛，污染能力强，对人类生活造成严重的影响，极有必要对其进行消除降解，光催化氧化反应条件温和，操作简单，是最具潜力和应用优势的污染治理技术。
现有的光催化剂中，以TiO2为代表的氧化物型光催化剂在降解过程中易出现积碳失活，且其宽的禁带宽度只能被紫外光激发；水滑石是一类二维阴离子型层状材料，具有组成可调变性及结构可设计性，由于其特殊的微纳米结构，在催化、吸附领域应用优势明显，以ZnSn(OH)6为代表的双金属层状氢氧化物型光催化剂具有碱性中心，不易积碳，但普遍活性较低，且制备方法对催化活性影响较大，存在催化效果不稳定的问题，另外，常规制备方法也难以制备薄层的氢氧化物，需另外的剥层技术处理。
本发明的实施例涉及一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机，所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；
优选地，所述过滤网在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个；
优选地，所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，且至少安装2个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个，激发灯管设置于两张光催化反应网间；
铟锡双金属层状氢氧化物具有多羟基结构，提供活性中心捕获水蒸气、氧气，生成氧负离子自由基、羟基自由基等，为获得强化功能的水滑石基板料，对其进行负载与复合，微量的铂负载提高催化效果，缓和催化反应条件，本申请中，以铟锡双金属层状氢氧化物为催化剂前体、催化剂、催化剂载体，以铟锡金属氧化物为光活性催化中心，构建光活性和表面活性双中心的可见光响应高效复合光催化剂；
优选地，铟锡双金属层状氢氧化物由铟和锡的盐溶液在碳酰胺的过氧化氢溶液中加热反应制得；
进一步优选地，铟的盐溶液为硝酸铟；锡的盐溶液为锡酸钠，过氧化氢溶液质量分数为20-30％；
进一步优选地，铟离子与锡酸根离子的摩尔比为2：3，金属与碳酰胺物质的量之比为1：3-3.5；
进一步优选地，加热反应条件为，反应温度140℃，反应时间12h；
常规制备方法难以制备薄层的氢氧化物，需辅以剥层技术处理，主要是机械剥离，或利用甲苯、醇或甲酰胺等溶剂剥离，处理条件苛刻，本申请中，利用双金属层状氢氧化物对过氧化氢的分解具有的催化作用，以过氧化氢溶液作为溶剂，分解产生的O2气体促进双金属层状氢氧化物的层间分离，制得薄层的双金属层状氢氧化物，有利于提高催化剂的催化效率；
优选地，铂纳米颗粒由氯铂酸与可溶性淀粉在铟锡双金属层状氢氧化物上交联、煅烧处理得到；
进一步优选地，铂的负载量为0.4-0.6％，可溶性淀粉与铂的质量比为60-70：1；
进一步优选地，交联体系的溶液pH控制在6-7；
贵金属铂的纳米颗粒本身具有优良的催化活性，在铟锡双金属层状氢氧化物上负载铂纳米颗粒，有利于光生载流子的有效分离，预防电子空穴的复合，提高光催化活性；金属纳米颗粒的控制合成普遍采用湿化学合成法，利用稳定剂避免团聚，容易覆盖活性位点导致催化活性下降，本申请利用可溶性淀粉与金属离子形成交联网状结构，有效阻止初生铂离子间的结合和团聚，再进行煅烧处理分解网状结构，得到均匀负载在铟锡双金属层状氢氧化物上的铂纳米颗粒，有利于活性中心的暴露和反应物分子的吸附，提高了催化反应效率，通过在前体中引入铂，在煅烧后形成的纳米颗粒均匀分散在催化剂中，起到了物理阻隔的作用，进一步提高了活性中心铟锡金属氧化物的分散性；
优选地，铟锡的金属氧化物铟锡双金属层状氢氧化物经煅烧处理和复原处理得到；
进一步优选地，煅烧处理为氮气气氛下350℃保温4h，升温速率10℃/min；
氧化钛和氧化锌是应用最为广泛的光催化剂，可催化许多有机物的氧化分解反应，但其仅能被紫外光激发，产生的电子-空穴对容易复合；以铟锡双金属层状氢氧化物为催化剂前体，通过煅烧处理在表面形成铟锡金属氧化物，与双金属层状氢氧化物形成异质结构，减少缺陷，增加比表面，作为光活性中心，提供光生载流子，铂金属促进载流子分离，形成空间分离的氧化还原反应区；
进一步优选地，复原处理为在复原液中85℃保温10h，70℃真空干燥后氙气灯照射处理1h；
进一步优选地，复原液为氢氧化钠和碳酸钠摩尔比为3：1的水溶液。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
本实施例中，一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机；所述过滤网在风管内为可拆卸安装，安装1个；所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，安装2个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，安装1个，激发灯管设置于两张光催化反应网间；所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、铟锡双金属层状氢氧化物制备
在100ml质量分数为20％的过氧化氢溶液中加入六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，碳酰胺4.20g，充分搅拌10min后转移入反应釜中，恒温140℃反应12h，自冷至室温后滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，制得铟锡双金属层状氢氧化物；
2、铂金属纳米负载
在100ml蒸馏水中加入1.5g步骤1制得的铟锡双金属层状氢氧化物，200W超声处理10min，加入0.023g六水合氯铂酸，可溶性淀粉0.62g，0.1g吐温-80，搅拌均匀，氨水调节溶液pH为7，继续搅拌10min后90℃干燥，制得复合物；
3、煅烧处理
将步骤2制得的复合物置于钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚内，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，填充氮气为保护气氛，升温速率为10℃/min，温度升至350℃后保持温度4h，自然冷却，得到煅烧产物；
4、复原水滑石结构
称取氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，加入步骤3制得的煅烧产物2g，85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h。
催化活性评价：
配置50ppm孔雀石绿，10ppm亚甲基蓝，各100ml，分别加入0.1g催化剂超声分散，将混合液在无光条件下搅拌1h，以达到吸附平衡，取样超滤膜过滤，紫外分光光度法测定起始溶液浓度，室温条件下不断搅拌溶液，同时氙光灯或紫外灯照射处理，2h后再次测定溶液浓度，由浓度差计算降解率。
配置50ppm双酚A，50ppm苯酚，各100ml，分别加入0.1g催化剂超声分散，将混合液在无光条件下搅拌1h，以达到吸附平衡，取样超滤膜过滤，高效液相色谱仪测定起始溶液浓度，室温条件下不断搅拌溶液，同时氙光灯或紫外灯照射处理，2h后再次测定溶液浓度，由浓度差计算降解率。
采用连续流动模式的固定床微反应器，反应温度控制在30℃，将0.1g催化剂与1g60目高纯石英砂混合后装入反应器，反应器四周氙气灯或紫外灯照射，250ppm的苯蒸气或100ppm甲醛作为反应气，流速30ml/min，在线气相色谱仪检测残留苯浓度，由浓度差计算降解率。
以步骤1中制备的双金属层状氢氧化物和二氧化钛P25为对比，同法评价催化活性，结果见表1。
表1不同催化剂的催化活性对比
实施例2
本实施例中，一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机；所述过滤网在风管内为可拆卸安装，安装2个；所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，安装4个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，安装3个，激发灯管设置于两张光催化反应网间；所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、铟锡双金属层状氢氧化物制备
在100ml质量分数为30％的过氧化氢溶液中加入六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，碳酰胺3.96g，充分搅拌10min后转移入反应釜中，恒温140℃反应12h，自冷至室温后滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，制得铟锡双金属层状氢氧化物；
2、铂金属纳米负载
在100ml蒸馏水中加入1.5g步骤1制得的铟锡双金属层状氢氧化物，200W超声处理10min，加入0.018g六水合氯铂酸，可溶性淀粉0.47g，0.1g吐温-80，搅拌均匀，氨水调节溶液pH为6，继续搅拌10min后90℃干燥，制得复合物；
3、煅烧处理
将步骤2制得的复合物置于钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚内，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，填充氮气为保护气氛，升温速率为10℃/min，温度升至350℃后保持温度4h，自然冷却，得到煅烧产物；
4、复原水滑石结构
称取氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，加入步骤3制得的煅烧产物2g，85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h。
氙气灯照射下测试本实施例制备的光催化剂的催化活性，测试结果见表2。
实施例3
本实施例中，一种中央空调用空气净化装置，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机；所述过滤网在风管内为可拆卸安装，安装1个；所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，安装2个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，安装1个，激发灯管设置于两张光催化反应网间；所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物；所述光催化剂的制备包括以下步骤：
1、铟锡双金属层状氢氧化物制备
在100ml质量分数为20％的过氧化氢溶液中加入六水合硝酸铟3.27g，三水合锡酸钠3.20g，碳酰胺3.60g，充分搅拌10min后转移入反应釜中，恒温140℃反应12h，自冷至室温后滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，研钵研磨，制得铟锡双金属层状氢氧化物；
2、铂金属纳米负载
在100ml蒸馏水中加入1.5g步骤1制得的铟锡双金属层状氢氧化物，200W超声处理10min，加入0.016g六水合氯铂酸，可溶性淀粉0.37g，0.1g吐温-80，搅拌均匀，氨水调节溶液pH为7，继续搅拌10min后90℃干燥，制得复合物；
3、煅烧处理
将步骤2制得的复合物置于钼坩埚中，钼坩埚置于石墨坩埚内，石墨坩埚移入气氛箱式电炉，填充氮气为保护气氛，升温速率为10℃/min，温度升至350℃后保持温度4h，自然冷却，得到煅烧产物；
4、复原水滑石结构
称取氢氧化钠1.61g，碳酸钠1.42g，加入700ml蒸馏水搅拌溶解，加入步骤3制得的煅烧产物2g，85℃恒温反应10h，反应完成后冷却并滤出沉淀，蒸馏水洗涤至中性，70℃真空干燥至恒重，300W氙气灯下照射处理1h。
氙气灯照射下测试本实施例制备的光催化剂的催化活性，测试结果见表2。
表2实施例光催化剂氙气灯下的催化活性
降解率 实施例1 实施例2 实施例3
孔雀石绿 91.3％ 91.4％ 92.0％
亚甲基蓝 95.4％ 94.2％ 95.1％
双酚A 92.1％ 90.7％ 91.2％
苯 90.8％ 91.2％ 89.4％
甲醛 94.9％ 95.4％ 93.5％
苯酚 89.5％ 90.2％ 89.2％
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，包括风机盘管、压缩机、引风机、光催化反应网、过滤网、风管、激发灯管，所述压缩机安装在风机盘管上方，风机盘管的一端与出风口连接，一端与连接管相连，所述风管的一端与连接管连接，风管内沿气体流动方向依次设置过滤网、光催化反应网、激发灯管、光催化反应网，连接管位于风管内的一端安装有引风机，所述光催化反应网为负载有光催化剂的金属网，所述光催化剂为铟锡双金属层状氢氧化物，包括铟锡双金属层状氢氧化物与负载其表面的铂纳米颗粒和铟锡金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，所述过滤网在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个。
3.根据权利要求1所述的一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，所述光催化反应网在风管内为可拆卸安装，且至少安装2个；所述激发灯管在风管内为可拆卸安装，且至少安装1个，激发灯管设置于两张光催化反应网间。
4.根据权利要求1所述的一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，所述铟锡双金属层状氢氧化物由铟和锡的盐溶液在碳酰胺的过氧化氢溶液中加热反应制得。
5.根据权利要求1所述的一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，所述铂纳米颗粒由氯铂酸与可溶性淀粉在铟锡双金属层状氢氧化物上交联、煅烧处理得到。
6.根据权利要求1所述的一种中央空调用空气净化装置，其特征在于，所述铟锡的金属氧化物由铟锡双金属层状氢氧化物经煅烧处理和复原处理得到。
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