CN111288586A - 一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置及应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，包括塑料外筒、杀菌除尘滤芯、通风面，出风口，吸风机，LED紫外激发灯，深紫外杀菌灯，电源开关；所述的塑料外筒是由底座、筒壁和顶盖构成的空腔，空腔的下部筒壁是镂空的进风面，上端平面是出风口，空腔下部设置有杀菌除尘滤芯，杀菌除尘滤芯放置于外筒底座的凹槽处，空腔的上部有突出小平台，吸风机通过定位孔固定在小平台上，杀菌除尘滤芯的上部有横梁，横梁上有灯座，深紫外杀菌灯反向安装在灯座上，灯体深入杀菌除尘滤芯的内部；紫外LED激发灯固定在支撑框架上，光线照入内外杀菌除尘网的夹层中，通过紫外LED光线激发复合纳米杀菌除尘滤网的杀菌活性。

Description

一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置及应用方法
技术领域
本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置及应用方法。
背景技术
空气净化装置又称空气清洁器、空气清新机、净化装置，是指能够吸附、分解或转化各 种空气污染物，有效提高空气清洁度的产品，主要分为家用、商用、工业、楼宇；空气净化装置 中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。
在现有的技术中，专利号为202792313U，名称为空气净化装置，此专利可根据空间即 房间大小使用不同段的空气净化装置，房间小的可打开一个，三个可相互独立工作，互不干 扰，若其中一个坏了，别的两个还可继续使用，但是造价昂贵，并不能进行消毒杀菌。
现有的空气净化装置多采为复合型，即同时采用了多种净化技术和材料介质。现有 的空气净化装置不具有过滤网和杀菌功能，即使有杀菌杀菌功能的也只是简单利用紫外灯管进行杀菌，授权公告号 CN206449773U，公开了一种智能消毒杀菌空气净化装置，所述灯槽内设有紫外杀菌灯，所述存放槽内设有微型静电除尘器，但结构复杂，特别是有静电除尘，这根本就不适用空气净化机，紫外杀菌跟紫外光波长和照射强度和照射时间有关联，在很短时间内（如该现有专利），在灯槽内空气停留时间很短，根本达不到杀菌效果，这也是目前现有杀菌功能的除尘器推行不成功的原因主要原因。
现有空气净化装置滤芯厚，而且复杂，吸风机阻力大，不节能，授权公告号CN203790331U，其技术方案为所述空气过滤装置依次包括与机壳前盖相邻的初效过滤网、HEPA滤网及与催化滤网相邻的活性炭滤网，所述初效过滤网、HEPA滤网和活性炭滤网依次层叠，滤网层数过多，而且还有活性炭，通风阻力极大，不实用，配置吸风机功率大，能耗高，必须加以改进。
纳米银线纳米银无毒，无耐药性，杀菌作用广泛；而且纳米银具有很好的生物相容性，能够促进伤口愈合、细胞生长及修复，对皮肤也无无任何刺激。因此，纳米银抗菌材料目前被广泛的应用于功能涂料、纺织纤维、食品、日化、医疗等领域，市场前景非常广阔，逐渐成为了工业界研究的热点。主要是依靠以下两种途径实现：
（1）接触杀菌反应。细菌的细胞膜带有负电荷，银离子能够依靠库仑力的作用吸附在细菌细胞膜表面，与膜蛋白质结合，使其结构发生变化，产生损伤。并且，银离子还能进一步穿透细胞壁进入细菌内，破坏细胞合成酶的活性，使细胞丧失分裂增殖能力而死亡。此外，银离子也能破坏细菌及微生物的电子及物质传输系统。完成杀菌作用后，银离子又会从菌体中游离出来，重复进行上述杀菌活动，从而循环往复的杀灭细菌，因此其可以保持持久的抗菌效果。
（2）催化杀菌作用。在光的作用下，纳米银的电子被光激发，进而催化激活水中或空气中的氧，使其产生羟基自由基及负氧离子。羟基自由基和负氧离子具有很强的杀菌作用，能在短时间内破坏细菌的增殖能力，加快细胞凋亡的速度，从而达到抗菌的目的。
从上述情况可知，单一的纳米银线杀菌效果很差，很难达到应用的效果，这也是纳米银杀菌未能很好地应用存在的问题，如何获取较多的银离子，更有效的杀菌，如采用紫外线照射激发单质银释放电子形成银离子，是一种有效的方法。如果能实现紫外光和纳米银线互补杀菌消毒，应该是一种不错的选择。
发明内容
为解决现有空气净化装置通风阻力大、不具有杀菌功能或杀菌不彻底等技术问题，本发明提供一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其技术方案是：塑料外筒、杀菌除尘滤芯、通风面，出风口，吸风机，LED紫外激发灯，深紫外杀菌灯，电源开关；所述的塑料外筒是由底座、筒壁和顶盖构成的空腔，空腔的下部筒壁是镂空的进风面，上端平面是出风口，空腔下部设置有杀菌除尘滤芯，杀菌除尘滤芯放置于外筒底座的凹槽处，以增强杀菌除尘滤芯的稳定性，空腔的上部有突出小平台，小平台上设置定位孔，吸风机通过定位孔固定在小平台上，吸风机的轴心与杀菌除尘滤芯的内圆的圆心同心，所述的杀菌除尘滤芯有外杀菌除尘网和内杀菌除尘网通过支撑框架构成的同心圆，杀菌除尘滤芯的上部有横梁，横梁上有灯座，深紫外杀菌灯反向安装在灯座上，灯体深入杀菌除尘滤芯的内部；所述的紫外LED激发灯为圆环形结构，紫外LED激发灯的圆环面板通过螺丝反向紧密固定在圆环形的支撑框架上，紫外LED光照射到外杀菌除尘网和内杀菌除尘网构成的圆环夹层内壁上，通过紫外LED光线激发复合纳米杀菌除尘滤网的杀菌活性；紫外LED灯、深紫外杀菌灯及吸风机均有导线与电源开关连接，通过电源开关控制紫外灯和吸风机的工作。
所述的杀菌除尘滤网，其特征在于杀菌除尘滤网有基材和复合纳米银线涂层构成，基材为尼龙纱网、涤纶纱网和棉纱网中的一种构成，纱网的网孔为80-120μm；复合纳米银线是有纳米银线和纳米二氧化钛混合构成，取一定量的纳米银线和纳米二氧化钛混合配合成乙醇溶液，通过浸润的方法使复合纳米银线料浆耦合在纱网上，构成杀菌除尘过滤网。
杀菌除尘滤芯的制作过程如下:将尼龙丝交互孔径为100-200微米的纱网，依次用去离子水和乙醇在超声清洗机中超声清洗，取出干燥，将干燥后的尼龙纱网放入含有HPC的复合银纳米线浆液中，过一段时间取出沥干，再将沥干后的尼龙纱网浸润在提前制备好的含有铁纳米颗粒的乙醇溶液中，然后取出放入50℃的烘箱中，过夜烘干后即可得到本技术方案的杀菌除尘网，把制作好的复合纳米银线杀菌除尘网通过压条分别固定在滤芯支架的内外框架上，构成双层杀菌除尘网的滤芯。
所述的杀菌除尘滤芯，其特征在于在滤芯支架上分别螺丝固定内杀菌除尘网和外杀菌除尘网，内外层杀菌除尘网之间是绝缘的，内外层纱网之间距离为5-20mm。
优选的一种方式为所述的杀菌除尘滤芯，其特征在于两杀菌网之间连接一直流电压，直流电压值为10-24V。
所述的紫外LED激发灯，其特征在于紫外LED激发灯由紫外LED灯珠、LED交流驱芯片模块和调光控制模块组成，每个灯功率为10-30W，由10-30颗LED灯珠构成，LED灯珠经过串并连接后与交流驱芯片模块连通，并受调光控制模块控制LED灯的输出功率工作。
所述的紫外LED激发灯，其特征在于紫外LED激发灯的发光波长为280-320nm。
所述的深紫外杀菌灯为深紫外LED灯及深紫外汞灯中的一种，紫外杀菌灯的发光波长为200-280nm。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
1、本发明通过中紫外LED灯光催化作用，在紫外光的辐照作用下，复合纳米银料浆中的纳米二氧化钛吸收紫外线，在紫外线的作用下使Ti02激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力，可催化、光解附着于物体表面的各种甲醛等有机物及部分无机物，同时产生大量的负氧离子；杀灭大量的细菌，从而达到抗菌的目的；
2、通过中紫外LED灯光催化、激发作用纳米银的电子被光激发，产生大量的银离子，能在短时间内破坏细菌的增殖能力，加快细胞凋亡的速度，从而达到抗菌的目的；同时，纳米银线在微电场的作用下，吸附空气中的微颗粒，达到除尘效果；
3、深紫外灯光与纳米银线、纳米二氧化钛三重互补复合对空气中的病毒和细菌进行抑制或灭杀，提高了杀菌装置的消毒效果；
本系统中的各部分都采用互补利用，采用紫外线可以激发纳米银及纳米二氧化钛杀菌和增加吸附，但紫外线有会加速材料的老化，而纳米二氧化钛又可以吸收部分紫外线，在杀菌和耐久性上达到动态综合平衡，这也是本技术具有突出的创新点，具有很高的应用价值。
附图说明
图1为本发明一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置剖视示意框图；
图2为本发明一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置正面示意框图；
图3为本发明一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置的俯视结构示意图；
图4为本发明一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置的杀菌除尘滤芯结构示意图；
图5为本发明一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置的杀菌除尘滤芯的仰视结构示意图；
图6为本发明的紫外LED灯芯片驱动电路原理示意图；
图中，1、塑料外筒，101、快开门，102底座，103、凹槽，2、杀菌除尘滤芯，21、内杀菌除尘网，22、外杀菌除尘网，23、滤芯支架，3、通风面，4、出风口，5、吸风机，6、LED紫外激发灯，7、深紫外杀菌灯，8、电源开关。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
参照图1-5所示，一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其技术方案是：塑料外筒1、杀菌除尘滤芯2、通风面3，出风口4，吸风机5，LED紫外激发灯6，深紫外杀菌灯7，电源开关8；所述的塑料外筒1是由底座102、快开门101、筒壁和顶盖构成的空腔，空腔的下部筒壁是镂空的进风面3，上端平面是出风口4，空腔下部设置有杀菌除尘滤芯2，杀菌除尘滤芯2放置于外筒底座102的凹槽103处，以增强杀菌除尘滤芯2的稳定性，空腔的上部有突出小平台，小平台上设置定位孔，吸风机5通过定位孔固定在小平台上，吸风机5的轴心与杀菌除尘滤芯2的内圆的圆心同心，所述的杀菌除尘滤芯2有外杀菌除尘网22和内杀菌除尘网21通过支架23构成的同心圆，杀菌除尘滤芯2的上部有横梁，横梁上有灯座，深紫外杀菌灯7反向安装在灯座上，灯体深入杀菌除尘滤芯2的内部；所述的紫外LED激发灯6为圆环形结构，紫外LED激发灯6的圆环面板通过螺丝反向紧密固定在圆环形的支撑框架上，紫外LED光照射到外杀菌除尘网22和内杀菌除尘网21构成的圆环夹层内壁上，通过紫外LED光线激发复合纳米及纳米二氧化钛的杀菌除尘滤网的杀菌活性；紫外LED灯6、深紫外杀菌灯7及吸风机5均有导线与电源开关8连接，通过电源开关8控制紫外LED灯6、深紫外杀菌灯7和吸风机5的工作。
所述的内外杀菌除尘滤网，其特征在于内外杀菌除尘滤网有基材和复合纳米银线涂层构成，基材为尼龙纱网、涤纶纱网和棉纱网中的一种构成，纱网的网孔为80-120μm；复合纳米银线是有纳米银线和纳米二氧化钛混合构成，取一定量的纳米银线和纳米二氧化钛混合配合成乙醇溶液，通过浸润的方法使复合纳米银线料浆耦合在纱网上，构成杀菌除尘过滤网。
所述的杀菌除尘滤芯，其特征在于在滤芯支架上分别螺丝固定内杀菌除尘网21和外杀菌除尘网22，内外层杀菌除尘网之间是绝缘的，内外层纱网之间距离为5-20mm。
优选的一种方式为所述的杀菌除尘滤芯，其特征在于两杀菌网之间连接一直流电压，直流电压值为10-24V。
所述的紫外LED激发灯，其特征在于紫外LED激发灯6由紫外LED灯珠、LED交流驱芯片模块和调光控制模块组成，每个灯功率为10-30W，由10-30颗LED灯珠构成，LED灯珠经过串并连接后与交流驱芯片模块连通，并受调光控制模块控制LED灯的输出功率工作。
所述的紫外LED激发灯，其特征在于紫外LED激发灯6的发光波长为280-320nm。
所述的深紫外杀菌灯7为深紫外LED灯及深紫外汞灯中的一种，紫外杀菌灯7的发光波长为200-280nm。
实施例
一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置的应用方法包括如下步骤：
第一步：杀菌除尘滤芯制作
（1）将100g的尼龙丝交互孔径为100-200微米的纱网取出，按滤芯支架的内外层框架尺寸剪切好，然后依次用去离子水和乙醇在超声清洗机中超声清洗，取出干燥，待用；
（2）取500g固含量为2.5%，纳米银线和纳米二氧化钛质量比为9:1的配置好的复合银纳米线浆液，该复合纳米银线料浆为购买合肥微晶材料科技有限公司生产的合格成品，把（1）中备用尼龙纱网浸润在该溶液中，取出沥干，这样重复三次，沥干备用；
（3）取100g固含量为1%的铁纳米颗粒的含有HPC溶液，该纳米铁浆液为购买合肥微晶材料科技有限公司生产的合格成品，将该含纳米铁的溶液喷涂在（2）制备好的尼龙纱网上，然后取出放入50℃的烘箱中，过夜烘干后即可得到本技术方案的杀菌除尘网，把制作好的复合纳米银线杀菌除尘网通过压条分别固定在滤芯支架的内外框架上，构成双层杀菌除尘网的滤芯；
（4）在（3）中制备好的滤芯，通过金属压条分别引出正极电极线和负极电极线，该电极线分别与直流电源的正负极端子连接。
第二步：紫外LED激发灯制作
本例中紫外LED激发灯初始功率设计为30W，紫外LED光源模组的市电端口的电气参数（电压：228V,电流：220mA，功率：30.16W），市电端口接入整流桥D1的型号为DB157S，驱动芯片U1上电启动，驱动芯片U1选用合肥云杉光电有限公司生产的高性能新品，芯片型号为K31，本实施例中单个LED光源模组由30颗紫外LED灯珠串并联构成，灯珠的发光波长为230nm，单颗LED电压为6V，电流为100-300mA,每6颗串在一起然后进行5并联，经过整流、滤调、压电路与驱动芯片U1连接，构成LED照明驱动回路，U1芯片的电流采样端口3及输出端口4通过MOS晶体管Q2与调光电路连通，调光电路的信号输出端NV（dc）+和NV（dc）-分别与本净化器的控制电路连接（这里不再多述），有控制电路进行调控。把制作好的紫外LED反向安装在滤芯的顶部支架上，使光线射入内外杀菌除尘网的夹层内部。
第三步：整机制作
打开机壳上盖，安装吸风机5，该吸风机5购买市场上成熟的市电220V供电的单相吸风机5，功率为30W，通过导线与电源开关8连接，打开机体上的快开门101，把杀菌除尘滤芯2推入机箱，并稳妥放置于底部的凹槽103中，安装深紫外杀菌灯7，杀菌灯7的灯座导线与开关电源8连接，紫外LED激发灯6的电力导线与电源开关8连接，关上快开门101，启动电源开关8，杀菌除尘器开始工作（本实施例没启用调光功能）。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其技术方案是：塑料外筒、杀菌除尘滤芯、通风面，出风口，吸风机，LED紫外激发灯，深紫外杀菌灯，电源开关；其特征在于：所述的塑料外筒是由底座、筒壁和顶盖构成的空腔，空腔的下部筒壁是镂空的进风面，上端平面是出风口，空腔下部设置有杀菌除尘滤芯，杀菌除尘滤芯放置于外筒底座的凹槽处，以增强杀菌除尘滤芯的稳定性，空腔的上部有突出小平台，小平台上设置定位孔，吸风机通过定位孔固定在小平台上，吸风机的轴心与杀菌除尘滤芯的内圆的圆心同心，所述的杀菌除尘滤芯有外杀菌除尘网和内杀菌除尘网通过支撑框架构成的同心圆，杀菌除尘滤芯的上部有横梁，横梁上有灯座，深紫外杀菌灯反向安装在灯座上，灯体深入杀菌除尘滤芯的内部；
所述的紫外LED激发灯为圆环形结构，紫外LED激发灯的圆环面板通过螺丝反向紧密固定在圆环形的支撑框架上，紫外LED光照射到外杀菌除尘网和内杀菌除尘网构成的圆环夹层内壁上，通过紫外LED光线激发复合纳米杀菌除尘滤网的杀菌活性；
紫外LED灯、深紫外杀菌灯及吸风机均有导线与电源开关连接，通过电源开关控制紫外灯和吸风机的工作。
2.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于杀菌除尘滤网有基材和复合纳米银线涂层构成，基材为尼龙纱网、涤纶纱网和棉纱网中的一种构成，纱网的网孔为80-120μm；复合纳米银线是有纳米银线和纳米二氧化钛混合构成，取一定量的纳米银线和纳米二氧化钛混合配合成含有HPC料浆，通过浸润的方法使复合纳米银线料浆耦合在纱网上，构成杀菌除尘过滤网。
3.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于滤芯支架上分别螺丝固定内杀菌除尘网和外杀菌除尘网，内外层杀菌除尘网之间是绝缘的，内外层纱网之间距离为5-20mm。
4.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于所述的杀菌除尘滤芯的两杀菌网之间连接一直流电压，直流电压值为10-24V。
5.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于于紫外LED激发灯由紫外LED灯珠、LED交流驱芯片模块和调光控制模块组成，每个灯功率为10-30W，由10-30颗LED灯珠构成，LED灯珠经过串并连接后与交流驱芯片模块连通，并受调光控制模块控制LED灯的输出功率工作。
6.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于紫外LED激发灯的发光波长为280-320nm。
7.根据权利要求1所述的一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置，其特征在于深紫外杀菌灯为深紫外LED灯及深紫外汞灯中的一种，紫外杀菌灯的发光波长为200-280nm。
8.一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置的应用方法包括如下步骤：
第一步：杀菌除尘滤芯制作
（1）将100g的尼龙丝交互孔径为100-200微米的纱网取出，按滤芯支架的内外层框架尺寸剪切好，然后依次用去离子水和乙醇在超声清洗机中超声清洗，取出干燥，待用；
（2）取500g固含量为2.5%，纳米银线和纳米二氧化钛质量比为9:1的配置好的复合银纳米线浆液，该复合纳米银线料浆为购买合肥微晶材料科技有限公司生产的合格成品，把（1）中备用尼龙纱网浸润在该溶液中，取出沥干，这样重复三次，沥干备用；
（3）取100g固含量为1%的铁纳米颗粒的含有HPC溶液，该纳米铁浆液为购买合肥微晶材料科技有限公司生产的合格成品，将该含纳米铁的溶液喷涂在（2）制备好的尼龙纱网上，然后取出放入50℃的烘箱中，过夜烘干后即可得到本技术方案的杀菌除尘网，把制作好的复合纳米银线杀菌除尘网通过压条分别固定在滤芯支架的内外框架上，构成双层杀菌除尘网的滤芯；
（4）在（3）中制备好的滤芯，通过金属压条分别引出正极电极线和负极电极线，该电极线分别与直流电源的正负极端子连接。
第二步：紫外LED激发灯制作
本例中紫外LED激发灯初始功率设计为30W，紫外LED光源模组的市电端口的电气参数（电压：228V,电流：220mA，功率：30.16W），市电端口接入整流桥D1的型号为DB157S，驱动芯片U1上电启动，驱动芯片U1选用合肥云杉光电有限公司生产的高性能新品，芯片型号为K31，本实施例中单个LED光源模组由30颗紫外LED灯珠串并联构成，灯珠的发光波长为230nm，单颗LED电压为6V，电流为100-300mA,每6颗串在一起然后进行5并联，经过整流、滤调、压电路与驱动芯片U1连接，构成LED照明驱动回路，U1芯片的电流采样端口3及输出端口4通过MOS晶体管Q2与调光电路连通，调光电路的信号输出端NV（dc）+和NV（dc）-分别与本净化器的控制电路连接（这里不再多述），有控制电路进行调控。把制作好的紫外LED反向安装在滤芯的顶部支架上，使光线射入内外杀菌除尘网的夹层内部。
第三步：整机制作
打开机壳上盖，安装吸风机，该吸风机购买市场上成熟的市电220V供电的单相吸风机，功率为30W，通过导线与电源开关连接，打开机体上的快开门，把杀菌除尘滤芯推入机箱，并稳妥放置于底部的凹槽中，杀菌除尘滤芯的内外杀菌除尘网的正负电极线与直流开关电源正负接线端子连接，直流开关电力输入端与电输入源安装深紫外杀菌灯，杀菌灯的灯座导线与开关电源连接，紫外LED激发灯的电力导线与电源开关连接，关上快开门，启动电源开关，杀菌除尘器开始工作。
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WO2022216252A1 (en) * 2021-04-09 2022-10-13 Vestel Beyaz Esya Sanayi Ve Ticaret Anonim Sirketi An air conditioning device with air sterilization feature

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