CN110425658A - 一种具有光催化功能的空气净化机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有光催化功能的空气净化机，属于空气净化领域。空气净化机的过滤组件包括过滤层和管式光催化段，管式光催化段由一个光催化管或多个有序排列的光催化管组成，光催化管的入口均朝向过滤层，光催化管包括管体、固定于管体中心轴线的紫外灯管、紫外灯套管、两端分别连接管体内壁和紫外灯套管的第一肋片和第二肋片，第一肋片和第二肋片交替排列于紫外灯套管的周向，第一肋片具有光催化剂薄膜，第二肋片具有催化活性炭。本发明的空气净化机能够提高空气净化效率，降低后期运行费用。
Description
技术领域
本发明涉及空气净化领域，特别是涉及一种具有光催化功能的空气净化机。
背景技术
传统滤网型空气净化机内部一般设置初效、中效、高效三层滤网，空气流通阻力较大，噪声较大，对内置风机的性能要求高。过滤网容易由于积尘过多而堵塞，从而导致过滤效率降低。净化机需要定期更换滤网。若不按时更换滤网，滤网上沉积的污染物和滋生的细菌微生物反而会加重空气污染。而滤网价格过高，后续定期更换滤网的价格远高于购买空气净化机的价格。综上分析，需要对传统滤网型空气净化机内部结构进行改进，添加新的空气过滤段，提高空气净化效率，减少后期运行费用。
而光催化技术可以在常温常压条件下，降解挥发性有机物、甲醛、甲硫醇、硫化氢、氨气等主要室内空气污染物，操作简、能耗低，不存在吸附饱和现象。因此，光催化技术在污染治理中应用前景广阔。但是，该技术目前存在的问题是净化速率较慢。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种具有光催化功能的空气净化机，提高空气净化效率，降低后期运行费用。
特别地，本发明提供了一种具有光催化功能的空气净化机，所述空气净化机的过滤组件包括过滤层和管式光催化段，所述管式光催化段由一个光催化管或多个有序排列的光催化管组成，所述光催化管的入口均朝向所述过滤层，所述光催化管包括管体、固定于所述管体中心轴线的紫外灯管、紫外灯套管、两端分别连接所述管体内壁和所述紫外灯套管的第一肋片和第二肋片，所述第一肋片和所述第二肋片交替排列于所述紫外灯套管的周向，所述第一肋片具有光催化剂薄膜，所述第二肋片具有催化活性炭。
优选的，所述第一肋片为高透有机玻璃板，所述光催化剂薄膜以间隔的条纹状分布于所述第一肋片，每相邻两条光催化剂薄膜之间为高透性的有机玻璃板。
优选的，所述条纹状为沿着所述光催化管的轴向延伸的条纹。
优选的，光催化剂为纳米TiO2粉末，所述纳米TiO2粉末用刷浆法涂覆于表面具有硅酸钠溶液的有机玻璃板。
优选的，所述第二肋片为蜂窝状活性炭海绵，其中，催化活性炭负载于聚氨酯发泡载体，所述活性炭海绵的含碳量为30％～50％。
优选的，所述管体内壁均匀涂覆有光催化剂。
优选的，所述第一肋片和第二肋片分别设置有三片，所述第一肋片和所述第二肋片以放射状交替排列于所述紫外灯套管的周向。
优选的，所述第一肋片和所述第二肋片位于所述光催化管入口的一侧，设置有工艺缺口以增大流体扰动强度。
优选的，所述紫外灯管的波长为254nm。
优选的，所述空气净化机还包括进风口、风机和出风口，所述进风口和所述出风口均采用矩形栅栏式风口，所述的风机为低噪声变频调速风机，所述过滤层和管式光催化段顺序设置于所述进风口和所述风机之间，所述过滤层为10mm厚的过滤棉。
本发明的具有光催化功能的空气净化机由于内部采用了新型管式光催化空气净化段，第一肋片的设置增加了受污染空气与光催化反应面的接触面积，第二肋片的设置提供了有利于光催化反应的高浓度环境，且增加了污染空气与反应面的接触时间。因此，本发明的空气净化机极大的提高了管式光催化空气净化段对污染空气的净化效率。
进一步地，本发明的管式光催化段，经济成本低、工艺简单，后续运行维护费用只需要更换低价的过滤层和第二肋片(蜂窝状活性炭海绵)。节能环保，具有很高的经济效益。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的具有光催化功能的空气净化机的结构示意图；
图2是沿图1中的剖切线A-A截取的示意性剖视图；
图3是本发明空气净化机中光催化管的示意图；
图4是本发明空气净化机中第一肋片的示意图，其中阴影部分为光催化剂薄膜。
其中，1-空气净化机，2-进风口，3-过滤层，4-管式光催化段，401-光催化管，5-风机，6-出风口，7-紫外灯管，8-紫外灯套管，9-第一肋片，10-第二肋片。
具体实施方式
本发明提供了一种具有光催化功能的空气净化机，在传统的滤网型空气净化机中加入了新型管式光催化净化段，将催化剂固定于载体上，增大反应面积，减小空气净化机阻力，提高其对污染空气的净化效率。
如图1所示，空气净化机1包括进风口2、过滤层3、管式光催化段4、风机5和出风口6。所述进风口2和所述出风口6均采用矩形栅栏式风口。所述的风机5为低噪声变频调速风机，对流经空气净化机1的空气产生压力，将室内污染空气引入空气净化机1进行处理。
空气净化机的过滤组件包括过滤层3和管式光催化段4。所述过滤层3和管式光催化段4顺序设置于所述进风口2和所述风机5之间。空气进入空气净化机1后，依次经过过滤层3和管式光催化段4。所述过滤层为10mm厚的过滤棉。过滤棉纤维采用抗断裂的PET有机有机合成纤维，长度在64mm左右，容尘量高，阻力低。空气通过过滤层3后，能够初步过滤灰尘、大颗粒物等，然后进入管式光催化段4二次净化。
如图2所示的一个实施例中，所述管式光催化段4由四个有序排列的光催化管401组成。当然，在其他实施例中，所述管式光催化段4还可以由一个光催化管401或三个、五个、六个等数量有序排列的光催化管401组成。所述光催化管401的入口均朝向所述过滤层3，空气经过过滤层3后能够直接从入口进入光催化管401。
如图3所示，光催化管401包括管体、固定于所述管体中心轴线的紫外灯管7、紫外灯套管8、两端分别连接所述管体内壁和所述紫外灯套管8的第一肋片9和第二肋片10。所述的紫外灯管7采用波长为254nm的紫外灯管。该波长下反应有效度受光催化剂负载量变化的影响很小，污染物降解效果稳定，同时具有杀菌消毒作用。所述的紫外灯套管8采用高透光有机玻璃圆管，紫外线透过率73％，重量轻，相比石英玻璃套管而言，机械强度高，易加工。
所述第一肋片9和所述第二肋片10交替排列于所述紫外灯套管8的周向。在本实施例中，第一肋片9和第二肋片10分别设置有三片，所述第一肋片和所述第二肋片以放射状交替排列于所述紫外灯套管的周向。
所述第一肋片9和所述第二肋片10位于所述光催化管401入口的一侧，设置有工艺缺口以增大流体扰动强度，使得污染空气与肋片一和肋片二的有效接触面积更高。
如图3和图4所示，所述第一肋片9具有光催化剂薄膜。具体的结构是，所述第一肋片9为高透有机玻璃板。所述光催化剂薄膜以间隔的条纹状分布于所述第一肋片9。图4中的阴影部分即为光催化剂薄膜，所述条纹状为沿着所述光催化管的轴向延伸的条纹。在其他实施例中，条纹状还可以为其他能够增大管段内光强的形状。每相邻两条光催化剂薄膜之间为高透性的有机玻璃板。由于紫外光辐射面积是影响光催化反应效率的主要影响因素之一，第一肋片9可以有效缓解由于肋片的插入造成的管段内壁面上光强的减弱。而且，除了第一肋片9之外，管体内壁也均匀涂覆有光催化剂。
在高透有机玻璃板上制备光催化薄膜的方法是：在板上面间隔等距涂覆硅酸钠溶液，再将光催化剂涂覆在硅酸钠溶液上，完成肋片上光催化剂薄膜的制作。光催化剂薄膜间隔处要保证有机玻璃板的高透光性。所述的光催化剂采用德国Degussa生产的纳米TiO2粉末，在紫外光照射下降解有机污染物，但自身无损耗。
第二肋片10具有催化活性炭。具体的结构是，所述第二肋片10为蜂窝状活性炭海绵，其中，吸附性较强的催化活性炭负载于聚氨酯发泡载体，所述活性炭海绵的含碳量为30％～50％。这样的第二肋片10对空气中的甲醛，苯等有很好的净化效果。同时，借助活性炭的吸附作用，使得空气中低浓度的污染物在第一肋片9与第二肋片10之间富集，为第一肋片9上TiO2光催化降解反应提供了高浓度环境，有利于净化效率的大幅提高。此外，TiO2光催化反应中有可能产生的中间产物会被活性炭海绵吸收。第二肋片10价格低廉，更换方便，极大的降低了空气净化机后续的运行费用。
在设计本发明的空气净化机时，在管式光催化段4的总体结构确定后，需要对机组内部各功能段进行详细的设计。设计流程大致如下，在假定的进风口2风速下，选择低噪声变频风机5，进一步确定空气净化机1的尺寸，并校核风速；确定进风口1的尺寸；选定过滤层3并确定其尺寸；根据空气净化机1尺寸对管式光催化段4的有机玻璃外管进行选型；根据紫外灯管7的直径、长度确定紫外灯套管8的尺寸；根据光催化管401外壁内径紫外灯套管8直径，确定第一肋片9和第二肋片10的长宽尺寸；最后确定出风口6尺寸。
综上，本发明的具有光催化功能的空气净化机由于内部采用了新型管式光催化空气净化段，第一肋片的设置增加了受污染空气与光催化反应面的接触面积，第二肋片的设置提供了有利于光催化反应的高浓度环境，且增加了污染空气与反应面的接触时间。因此，本发明的空气净化机极大的提高了管式光催化空气净化段对污染空气的净化效率。而且，本发明的管式光催化段，经济成本低、工艺简单，后续运行维护费用只需要更换低价的过滤层和第二肋片(蜂窝状活性炭海绵)。节能环保，具有很高的经济效益。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述空气净化机的过滤组件包括过滤层和管式光催化段，所述管式光催化段由一个光催化管或多个有序排列的光催化管组成，所述光催化管的入口均朝向所述过滤层，所述光催化管包括管体、固定于所述管体中心轴线的紫外灯管、紫外灯套管、两端分别连接所述管体内壁和所述紫外灯套管的第一肋片和第二肋片，所述第一肋片和所述第二肋片交替排列于所述紫外灯套管的周向，所述第一肋片具有光催化剂薄膜，所述第二肋片具有催化活性炭。
2.根据权利要求1所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述第一肋片为高透有机玻璃板，所述光催化剂薄膜以间隔的条纹状分布于所述第一肋片，每相邻两条光催化剂薄膜之间为高透性的有机玻璃板。
3.根据权利要求2所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述条纹状为沿着所述光催化管的轴向延伸的条纹。
4.根据权利要求1或2所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，光催化剂为纳米TiO2粉末，所述纳米TiO2粉末用刷浆法涂覆于表面具有硅酸钠溶液的有机玻璃板。
5.根据权利要求1或2所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述第二肋片为蜂窝状活性炭海绵，其中，催化活性炭负载于聚氨酯发泡载体，所述活性炭海绵的含碳量为30％～50％。
6.根据权利要求1或2所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述管体内壁均匀涂覆有光催化剂。
7.根据权利要求1所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述第一肋片和第二肋片分别设置有三片，所述第一肋片和所述第二肋片以放射状交替排列于所述紫外灯套管的周向。
8.根据权利要求1或7所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述第一肋片和所述第二肋片位于所述光催化管入口的一侧，设置有工艺缺口以增大流体扰动强度。
9.根据权利要求1所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述紫外灯管的波长为254nm。
10.根据权利要求1所述具有光催化功能的空气净化机，其特征在于，所述空气净化机还包括进风口、风机和出风口，所述进风口和所述出风口均采用矩形栅栏式风口，所述的风机为低噪声变频调速风机，所述过滤层和管式光催化段顺序设置于所述进风口和所述风机之间，所述过滤层为10mm厚的过滤棉。
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