CN109529612B - 一种壁挂式光催化空气净化装置及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种壁挂式光催化空气净化装置及其应用方法，该装置包括对称的上半圆形槽体和下半圆形槽体以及它们之间的隔板(2)，所述的上半圆形槽体设有进气口(7)和紫外灯(13)，下半圆形槽体设有出气口(15)和曝气盘(20)，所述的隔板(2)上设有超声波发生器(6)和气泵(16)，所述的曝气盘(20)联通气泵(16)，所述的紫外灯(13)与隔板(2)交叉，倾斜设置于上半圆形槽体和下半圆形槽体组合形成的腔体内。与现有技术相比，本发明具有体积小巧，实用化性能强，通过超声雾化和水洗组合技术进行连续反应，高效发挥粉基光催化剂的光催化性能等优点。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化装置，尤其是涉及一种壁挂式光催化空气净化装置及其应用方法，具体为超声波雾化、介质水洗和紫外光催化降解反应装置，属于光催化反应设备技术领域及紫外光响应光催化剂的应用领域。
背景技术
光催化技术处理环境污染是一项具有广阔应用前景的绿色技术，目前国际上关注较多，主要体现在其高效、快速、廉价且对环境无害，其优点是反应条件温和、易操作，能直接利用太阳光。光催化能把自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，依靠半导体材料有效吸收光能产生具有极强还原能力和氧化能力的光生电子和空穴，在半导体催化剂表面发生直接或间接的氧化还原反应，最终将环境污染物彻底消除。从目前的研究来看，在废水处理和室内空气净化领域的实用化的光催化剂主要是以薄膜光催化剂为主，这是由于光催化剂固定为薄膜后易回收，但同时也造成了光催化剂性能大大下降。
粉基液态光催化剂由于密度高、比表面积大、流态接触性反应好，系目前效率最高的光催化处理形式，但催化剂微粒容易流失、难以回收复用的特点也始终是实际应用中的障碍和瓶颈，迫切需要克服和突破。
授权公告号为CN 100355487 C的中国发明专利公布了一种超声雾化催化空气净化装置，在壳体外进风口的一侧设安装有水位标尺和进水阀以及放水阀的储水槽、出风口的一侧设有与储水槽和壳体内相联通的回水槽，在会水槽内设过滤器，在壳体内的进风口端设下端位于储水槽内的导雾管，在储水槽内导雾管下设雾化器，在壳体内导雾管气流下方下游壳体上设1-4个安装有超声空气换能器的换能器支架，在壳体内超声空气换能器下游壳体上设光催化三维网，超声空气换能器与光催化三维网之间设杀菌紫外灯，在导雾管与光催化三维网之间的壳体内壁上设声波反射板以及下声波反射板，光催化三维网的上游以及下游设光催化紫外灯。上述专利公布的技术方案主要采用光催化剂固定在光催化三维网的方式，这样的固定方式虽然有利于光催化剂的回收利用，但同时也造成了光催化剂性能大大下降的问题，主要是由光催化剂固定造成比表面积和固定需要的粘结剂覆盖大量的活性位导致。
授权发明专利CN 105195014 A采用光催化剂悬浮体系进行光催化净化，能有效避免光催化剂性能下降，加之，粉基光催化剂由于其具有密度高、比表面积大、流态接触性反应好等特点，结合反应装置的结构特点，能有效克服粉基光催化剂容易流失、难以回收再利用等技术问题。但整个反应装置结构复杂，体积较大，使用过程中方便性不佳，超声雾化仓和水洗仓分体式，不连续，易堵塞管路，导致实际使用效率低。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种壁挂式光催化空气净化装置，体积小巧，实用化性能强，通过超声雾化和水洗组合技术进行连续反应，高效发挥粉基光催化剂的光催化性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，该装置包括对称的上半圆形槽体和下半圆形槽体以及它们之间的隔板，所述的上半圆形槽体设有进气口和紫外灯，下半圆形槽体设有出气口和曝气盘，所述的隔板上设有超声波发生器和气泵，所述的曝气盘联通气泵，所述的紫外灯与隔板交叉，倾斜设置于上半圆形槽体和下半圆形槽体组合形成的腔体内。
所述的隔板中央开设导灯圆孔，所述的紫外灯一端固定在上半圆槽体上，另一端穿过所述的导灯圆孔插入下半圆形槽体内，所述紫外灯与所述隔板形成15～45度夹角，优选30度。
所述的紫外灯固定处的上半圆槽体上设有耳环，通过该耳环将所述装置挂在需要的壁面上，使装置呈15～45度偏转，优选30度。
所述的隔板一侧上面通过可调节高度的螺栓固定超声波发生器，使超声波发生器位于上半圆形槽体内，隔板另一侧下面固定气泵，使气泵位于下半圆形槽体内。
所述的气泵和超声波发生器底部位置的隔板上分别开设若干进气孔和过流孔。
所述的上半圆形槽体与隔板之间形成超声雾化波反应腔，所述的下半圆形槽体与隔板之间形成水洗反应腔，该水洗反应腔内盛载粉基液态光催化剂。
所述的装置通过耳环挂壁，隔板偏转，使超声波发生器进入粉基液态光催化剂的液面下，使气泵从粉基液态光催化剂的液面离开。
所述的上半圆形槽体和下半圆形槽体壁上设有密封线套，电器线缆通过所述的密封线套引出腔外，并连接相应电源。
所述的隔板和两个半圆形槽体的四周裙边通过合体紧固件和密封圈紧密联结；所述的出气口后联接若干长度的上翘软管。
一种壁挂式光催化空气净化装置的应用方法，包括以下步骤：
1)通过耳环将所述装置挂在需要的壁面上，使装置呈15～45度偏转，在装置内注入粉基液态光催化剂，注入量为所述装置整个腔体的1/2，形成超声波发生器进入粉基液态光催化剂的液面下，气泵从粉基液态光催化剂的液面离开的气液二相水密封腔体；
2)超声波发生器高频振荡使粉基液态光催化剂表面气雾化，在超声雾化波反应腔的液面上方空间产生连续不断的雾化云团，与由进气口进入的污染气体接触混合，同时在紫外灯照射下(紫外灯设有石英质套管既防水又不阻UV光)，光催化剂微粒产生的强氧化能力使其接触到的有机污染物迅速降解，
3)气泵抽吸初级降解后的气雾团，通过进气孔将该反应气雾团抽入水洗反应腔底层的曝气盘，在粉基液态光催化剂中释放作微泡曝气水洗，该过程仍得到石英套紫外灯光照，实现二级有机氧化降解反应，同时无机微粒被水洗脱落；
4)气泵吸送使污染气体负压吸入、处理后气体从出气口压出排放，形成连续态。
与现有技术相比，本发明采用以粉基光催化液为主体的超声波、水洗组合工艺和双半圆槽体加隔板的偏转角度应用特征装备技术，在一体化的简捷装置中实现连续性污染气体处理，具有结构简单美观、持续高效、使用方便的实用特点。超声波雾化的粉基光催化液能与受处理污染气体进行充分混合、接触，在紫外光线照射激励下快速有效地氧化反应，再由气泵将该初级降解后气团输入紫外光照射条件下的光催化液中进行进一步的水洗降解，最后，二级反应处理后的洁净气体逸出水面释放，气泵提供了气体循环流动态的动力。优越之处是净化处理主体的粉基光催化液密度高、比表面积大，参与流态接触性反应的气、液、固三相混合充分，反应界面更新快，光激励氧化降解反应连续、快速，使装置的光催化效应有效提高(光催化剂的雾化、水洗双重反应使用)。更为关键的是水洗后气体逸出、光催化剂微粒被洗脱截留，有效地解决了粉基液态光催化剂流失和回收复用难的应用瓶颈问题。无二次污染，对生态环境友好，可持续应用的优势明显。本发明的实施，适用于室内环境，特别是厨房油烟、新房甲醛等污染气体的净化处理。
附图说明
图1为本发明壁挂式光催化空气净化装置结构示意图；
图2为本发明壁挂式光催化空气净化装置结构剖视图。
图中标号所示：过流孔1、隔板2、密封圈3、合体紧固件4、调节螺栓5、超声波发生器6、进气口7、超声波雾化反应腔8、导灯圆孔9、密封线套10、耳环11、螺母圈12、紫外灯13、进气孔14、出气口15、气泵16、水洗反应腔17、粉基液态光催化剂18、气管19、曝气盘20。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
如图1-2所示，一种壁挂式光催化空气净化装置，包括上半圆形槽体、下半圆形槽体和它们之间的隔板2，通过合体紧固件4将两个半圆形槽体的四周裙边和密封圈3、隔板2紧密联结，形成整体的构筑。其中隔板2一侧上面由调节螺栓5固定超声波发生器6，使超声波发生器6位于上半圆形槽体内，另侧下面固定气泵16，使气泵16位于下半圆形槽体，气泵16和超声波发生器6底部位置的隔板2上分别开设若干进气孔14、过流孔1；带有出气口15的下半圆槽体内安置曝气盘20，并由气管19联通气泵16；所述的上半圆形槽体与隔板2之间形成超声雾化波反应腔8，所述的下半圆形槽体与隔板之间形成水洗反应腔17，该水洗反应腔17内盛载粉基液态光催化剂18。
隔板2中央开设导灯圆孔9，所述的紫外灯13一端由螺母圈12固定于带有进气口7的上半圆槽体上，另一端穿过所述的导灯圆孔9插入下半圆形槽体内，所述紫外灯13与所述隔板2形成15～45度夹角，本实施例中夹角为30度。所述的紫外灯13固定处的上半圆槽体上设有耳环11，通过该耳环11将所述装置挂在需要的壁面上，使装置呈15～45度偏转，本实施例中偏转角度为30度。所述的装置通过耳环11挂壁，隔板2偏转，使超声波发生器6进入粉基液态光催化剂18的液面下，使气泵16从粉基液态光催化剂18的液面离开。电器线缆通过密封线套10引出腔外，连接相应电源；出气口15后联接若干长度的上翘软管。
工作时，如图1所示，启动浸没于粉基液态光催化剂18中的超声波发生器6，高频振荡使粉基液态光催化剂18表面气化，在超声波雾化反应腔8的液面上方空间产生连续不断的雾化云团，与进气口7进入的同空间的污染气体接触混合，包括粉基光催化剂微粒与污染气体微粒的接触，由于石英套紫外灯13光线的照射激励(石英质套管既防水又不阻UV光)，光催化剂微粒产生的强氧化能力使其接触到的有机污染物迅速降解，再由气泵16通过进气孔14将该反应气团抽入水洗反应腔17底层的曝气盘20，在粉基液态光催化剂18中释放作微泡曝气水洗，该过程仍得到石英套紫外灯13光照，实现二级有机氧化降解反应，同时无机微粒被水洗脱落，最后被净化气体分离逸出液面，从出气口15排放。由于气泵吸后产生的负压作用，致使进气口7自动补入外界污染气体，形成连续反应的处理流程。隔板2底部的若干过流孔11，可使超声波雾化反应腔8和水洗反应腔17内的粉基光催化液互相流通、维持量和质的平衡。通过调节螺栓5对超声波发生器6的高度调节，可控制雾化云团的产生量。出气口15后联接若干长度的上翘软管，能避免处理前后气体的混合，又减少排气中水分的流失，补水可从进气口7添加。
以上实施例仅用于说明本发明技术方案，并非是对本发明的限制，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做的改变、替代、修饰、简化均为等效的变换，都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。
Claims (10)
1.一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，该装置包括对称的上半圆形槽体和下半圆形槽体以及它们之间的隔板(2)，所述的上半圆形槽体设有进气口(7)和紫外灯(13)，下半圆形槽体设有出气口(15)和曝气盘(20)，所述的隔板(2)上设有超声波发生器(6)和气泵(16)，所述的曝气盘(20)连通气泵(16)，所述的紫外灯(13)与隔板(2)交叉，倾斜设置于上半圆形槽体和下半圆形槽体组合形成的腔体内。
2.根据权利要求1所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的隔板(2)中央开设导灯圆孔(9)，所述的紫外灯(13)一端固定在上半圆槽体上，另一端穿过所述的导灯圆孔(9)插入下半圆形槽体内，所述紫外灯(13)与所述隔板(2)形成15～45度夹角。
3.根据权利要求2所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的紫外灯(13)固定处的上半圆槽体上设有耳环(11)，通过该耳环(11)将所述装置挂在需要的壁面上，使装置呈15～45度偏转。
4.根据权利要求1所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的隔板(2)一侧上面通过可调节高度的螺栓(5)固定超声波发生器(6)，使超声波发生器(6)位于上半圆形槽体内，隔板(2)另一侧下面固定气泵(16)，使气泵(16)位于下半圆形槽体内。
5.根据权利要求1或4所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的气泵(16)和超声波发生器(6)底部位置的隔板(2)上分别开设若干进气孔(14)和过流孔(1)。
6.根据权利要求4所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的上半圆形槽体与隔板(2)之间形成超声雾化波反应腔(8)，所述的下半圆形槽体与隔板之间形成水洗反应腔(17)，该水洗反应腔(17)内盛载粉基液态光催化剂(18)。
7.根据权利要求6所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的装置通过耳环(11)挂壁，隔板(2)偏转，使超声波发生器(6)进入粉基液态光催化剂(18)的液面下，使气泵(16)从粉基液态光催化剂(18)的液面离开。
8.根据权利要求1所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的上半圆形槽体和下半圆形槽体壁上设有密封线套(10)，电器线缆通过所述的密封线套(10)引出腔外，并连接相应电源。
9.根据权利要求1所述的一种壁挂式光催化空气净化装置，其特征在于，所述的隔板(2)和两个半圆形槽体的四周裙边通过合体紧固件(4)和密封圈(3)紧密联结；所述的出气口(15)后联接若干长度的上翘软管。
10.一种权利要求1～9中任一所述的壁挂式光催化空气净化装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)通过耳环(11)将所述装置挂在需要的壁面上，使装置呈15～45度偏转，在装置内注入粉基液态光催化剂(18)，注入量为所述装置整个腔体的1/2，形成超声波发生器(6)进入粉基液态光催化剂(18)的液面下，气泵(16)从粉基液态光催化剂(18)的液面离开的气液二相水密封腔体；
(2)超声波发生器(6)高频振荡使粉基液态光催化剂(18)表面气雾化，在气腔中与由进气口(7)进入的污染气体接触混合，同时在紫外灯(13)照射下，进行强氧化初级降解；
(3)气泵(16)抽吸初级降解后的气雾团，通过曝气盘(20)呈微泡释放于水洗反应腔(17)内，进行再次紫外光催化降解，水洗微粒；
(4)气泵(16)吸送使污染气体负压吸入、处理后气体从出气口(15)压出排放，形成连续态。
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