CN110538567A - 室内光催化空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内光催化空气净化装置，包括空气净化装置外壳、纤维滤层、HEPA网滤层和吸附层，空气净化装置外壳后面设有风扇，进气口设在装置正前面，气体首先进入纤维滤层，过滤空气中的尘埃、毛发等较大固体物质，紧接着气体通过HEPA网，去除气体当中的PM2.5颗粒，基本去除杂质后的气体进入光催化系统，光催化系统内壁设置有紫外灯源，中心设置有多层平行梯形排列的催化平板，催化空间采用S型分布，增加了空气的停留时间，提高了光催化效率，出口设有活性炭吸附层避免了没有被光催化净化的VOCs和中间产物排放到室内空气中。本发明为室内空气净化提供了有效的解决方案。

Description

室内光催化空气净化器

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体地说，涉及利用光催化反应、过滤、和活性炭颗粒吸附等多技术复合，对空气中的颗粒物及有害气体高效净化的光催化空气净化装置。

背景技术

随着社会的发展，人们在室内的时间越来越长，室内空气质量对人们的健康和舒适度的影响愈来愈显著，长时间的暴漏在室内空气污染物中对人体健康有一定的损害，严重时导致室内空气综合征、建筑类相关疾病，甚至致癌。VOCs和PM2.5是室内空气的主要污染物质，主要来源于建筑装修材料和家具，各类室内环境中的VOCs种类多达300余种。主要是脂肪烃、芳香烃及其卤代化合物，其中100余种能直接对人造成伤害甚至致癌，如甲醛、苯及苯系物和有机过氧化物等。近几十年来，室内空气污染问题已成了世界关注的热点之一。

目前，已采用的室内空气污染常用控制技术包括吸附法、臭氧氧化法和光催化氧化技术等。吸附法多采用活性炭，吸附碳饱和之后，不但无法再进行吸附而且还会成为污染源，对于整个环境来说只是进行了污染的转移，并没有彻底的降解。臭氧技术主要是具有杀菌、消毒、除臭的作用，对于VOCs的降解效率低，而且臭氧对于人体和环境是有害的，不慎泄露的话，可能会造成更大的危害。而光催化技术可有效去除多种有机污染物，且能耗低，反应条件温和，在室温下即有较快的反应速率，甚至可将污染物完全矿化为水、和无机酸。多数光催化剂具有廉价、无毒、稳定、可重复利用等诸多优点，利用光催化技术治理室内空气污染应用前景广阔，越来越成为人们关注的焦点。

光催化作用是利用半导体吸收能量大于禁带宽度的光子，激发产生电子一空穴对，激发的电子和空穴迁移到半导体颗粒的表面，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度，则半导体的电子就可以从价带被激发到导带，同时在价带上产生相应的空穴即产生光致电子一空穴对。光生电子和空穴就会与水或有机物发生氧化还原反应，从而产生光催化作用。

发明内容

本发明的目的在于，弥补现有的室内空气净化器的不足，将光催化技术和过滤与吸附技术相结合，在彻底分解VOCs的同时，保证排放气体得到的有效的净化。发明采用四方体的外形结构，内部为S型的气体通道以及多层平行梯形的平板结构，前端设置有可拆卸夹板，便于更换滤网，吸附层以及催化剂。顶部设置有提手，易于搬运转移。还将HEPA网过滤技术、活性炭颗粒吸附技术和光催化技术有机的结合起来，能够在进行光催化之前通过过滤技术除去空气当中的PM2.5颗粒，有效的防止了在光催化反应过程中的焦炭化现象，减少了TiO2光催化剂的污染现象，有效的保证了催化剂的稳定性、可持续性和催化活性。光催化系统内部设有S型通道以及多层平行梯形的光催化平板，充分地利用了内部空间，提高了气体的停留时间，增加了催化剂与空气的接触面积，使得光催化的效率有明显提高。之后的活性炭吸附层可以通过其吸附作用，降低光催化反应产生的副产物和未被催化的VOCs带来的影响。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

室内光催化空气净化装置包括空气净化装置的外壳、纤维滤层、HEPA网滤层、光催化系统和活性炭吸附层；装置外壳采用亚克力平板，外壳上部设有两个对称提手；空气净化装置前端四周设有可拆卸夹板，夹板中间设置有进气口；空气净化装置壳体内部前端设置有纤维滤层、HEPA网滤层；在空气净化装置内部壳壁上设置有紫外灯源。出气口前设置有活性炭吸附层，出口设置有风扇。

所述空气净化装置外壳为立式长方体，上端设有对称提手。

所述纤维滤网、HEPA滤网为长方形，大小与壳体内部径向横切面大小相一致，纤维滤网与空气净化装置前端夹板相连，纤维滤网和HEPA滤网都与装置内壁相连。

所述多层平行梯形光催化平板为长方形薄片，平板固定角度与进气的角度呈45°，在空气净化装置内部S型通道里上下排列，两条边与通道内壁相连，长度为S型通道宽度。

所述紫外灯源选用紫外灯管，背面固定在空气净化装置内壁，正面朝向S型通道，上下共排列四根。

所述吸附层为活性炭颗粒层。

所述多层平行梯形光催化平板表面设置有石墨烯杂化二氧化钛光催化剂层。

本发明的箱式光催化空气净化装置特别适用于家庭、实验室、地铁或工厂等的封闭室内环境中。

光催化空气净化装置与现有的技术相比有如下的创新之处：

光催化系统采用S型通道进行催化反应，气体流通方式为湍流式流动，有利于气体的混合，有效的提高了光催化效率。多层平行梯形的催化剂平板与气流呈45°角，保证了催化剂与气流的充分接触，同时也起到导流作用，避免了过量的气压损失。通道内部衬有光滑铝片，可以反射90％以上的紫外线，使得其他部位的紫外光可以通过反射到达多层平行催化平板，充分利用了紫外光能量，避免了能源浪费，提高了光催化效率。

气体进入光催化系统之前先通过纤维滤网，去除空气中的毛屑、昆虫、尘埃等大颗粒污染物，初过滤后的空气再进入HEPA滤网，进行二次过滤，滤除空气中PM2.5等小颗粒污染物，一定程度上的避免了光催化的焦炭化污染现象，保证了光催化剂的可持续性、稳定性和催化活性。

光催化空气净化装置采用了封闭外壳，使过滤、吸附和光催化反应过程保持在封闭的空间内进行，避免了光催化反应产生的副产物没有通过吸附就散播到空气中，减少了二次污染的可能性。空气净化装置外壳顶部设置有提手，方便移动，可以对大空间的不同位置的空气进行净化处理。

光催化空气净化装置的前端夹板设计可以拆卸，使得拆卸更换纤维滤膜、HEPA滤网、活性炭吸附层以及光催化平板等结构更加便捷。纤维滤网和HEPA滤网随着使用时间的增加，会被固体物质逐渐堵塞，减少空气通量，过滤性能也会逐渐降低，S型通道中的光催化剂虽然足够稳定，但在进行长时间的光催化反应之后，也会面临被污染和失活的风险。前端的夹板设计使更换上述部件相比其他发明更加便捷。

附图说明

图1是本光催化装置的内部结构示意图

图2是本光催化装置的外部结构示意图

图3是本光催化装置的背面图

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图(1)是本光催化装置的内部结构示意图，光催化装置外壳提手1设置在装置的顶部；进风口2设置在装置的前端；纤维滤网3设置在进风口处；HEPA滤网4设置在纤维滤网后侧；活性炭吸附装置5设置在出风口前端；光催化平板6设置在S型通道的隔间内部；紫外光源7设置在S型通道内壁；风扇8设置装置后端上侧的出风口处；出风口9设置在装置后端上侧；开关10设置在装置后侧底部。

光催化空气净化装置长28cm，宽20cm，高，空37cm，外壳厚度为5mm，安装有4根紫外灯管，进气口为长32cm、宽23cm长方形区域，出气口为2个直径为11.5cm的圆形区域。

S型通道是由与外壳材质相同的亚克力板材构建而成的，一共形成3个隔间，每个隔间都有紫外光源，多层平行光催化板分布在3个隔间内部，长度与装置外壳内宽一致，宽度为5cm。

Claims (6)

1.一种光催化空气净化装置，其特征在于，包括：空气净化装置外壳、纤维滤网及HEPA网过滤装置、光催化系统和活性炭吸附装置；

所述空气净化装置外壳，为立式长方体，上端设置有对称提手。壳体前后两端设置有进气口和排气口，所述壳体内部设置有多组卡槽：

所述纤维滤网及HEPA网过滤装置插装在靠近于进气口一侧的卡槽上；

所述活性炭吸附装置插装在靠近于排气口一侧的卡槽上；

所述光催化系统设置在纤维滤网及HEPA网过滤装置和活性炭吸附装置之间，多个所述催化光源设置在S型光催化通道的内壁卡槽上。

2.根据权利要求1所述的光催化空气净化装置，其特征在于，所述催化光源包括紫外灯管和灯管边框，多根所述紫外灯管分别设置在每一个S型通道的隔间壁上，长度与空气净化装置外壳相同。

3.根据权利要求1所述的光催化空气净化装置，其特征在于多层平行梯形光催化平板为n块相互平行的呈阶梯状梯状排列的光催化平板，平板与气体流动方向呈45°角，长度与空气净化装置外壳相同。

4.根据权利要求1所述的光催化空气净化装置，其特征在于多层平行梯形的光催化平板表面设置有石墨烯杂化二氧化钛催化剂层。

5.根据权利要求1所述的光催化空气净化装置，其特征在于纤维滤层为高效纤维束滤层。

6.根据权利要求1所述的光催化空气净化装置，其特征在于HEPA滤网层为熔喷涤纶无纺布滤层。