CN111686577A - 一种光-热催化空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光‑热催化空气净化装置，包括光电转换装置、外壳、纤维滤网层、HEPA滤网层、光‑热催化系统和活性炭吸附层；所述光电转换装置包括太阳能电池板和风扇；所述外壳上端设置有对称的提手，下端设置有齿轮，外壳前端设置有进气口，所述外壳内部设置有若干组卡槽；所述纤维滤网及HEPA滤网层插设置在靠近于进气口一侧的卡槽上；所述活性炭吸附层相对两侧表面上都固定安装有一层透气过滤膜，活性炭吸附层内部填充蜂窝煤质活性炭，所述活性炭吸附层插装在靠近排气口的卡槽上；所述光‑热催化系统包括光热催化系统以及热催化系统；本发明为密闭条件下空气净化提供了有效的解决方案。

Description

一种光-热催化空气净化装置
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种光-热催化空气净化装置。
背景技术
随着社会的发展，人们在室内活动的时间大大增加，对于室内空气质量的要求也越来越高。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，主要来源于家用产品，办公用品，打印机，热交换器系统，绝缘材料，压制木材，柴火炉以及管道泄漏等，各类室内环境中的VOCs种类多达300余种。主要是苯系物，醛类以及卤代烃，其中100余种能直接对人造成伤害甚至致癌，如甲醛、苯等。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、光催化氧化技术和热催化氧化技术等。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。光催化技术虽然能耗低，光催化剂廉价、无毒，但是对光源要求高，同时光催化剂容易因为光生电子-空穴复合而失活，且回收困难。而热催化氧化技术存在的最主要缺点在于耗能高。因此，实现VOCs的彻底转化，并且降低能耗一直以来都是人们关注的焦点。
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-热催化技术和过滤与
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，内部为光-热催化系统，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，底部设有齿轮，易于搬运转移。还将HEPA滤网过滤技术、活性炭颗粒吸附技术和光-热催化技术有机的结合起来，能够在进行光-热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-热催化反应过程中的焦炭化现象，减少了光-热催化剂的污染现象，有效的保证了催化剂的稳定性、可持续性和催化活性。光-热催化系统内部设有一层多孔光热催化膜，一层多孔热催化膜，阳光充足时使用光热催化系统，阳光不足时，使用热催化系统，实现光热催化和热催化的有效结合，降低能耗的同时，保证较高的催化效果。之后的活性炭吸附层可以通过其吸附作用，降低光-热催化反应产生的副产物和未被催化的VOCs带来的影响。
本发明至少通过如下技术方案之一实现。
一种光-热催化空气净化装置包括光电转换装置、外壳、纤维滤网层、HEPA滤网层、光-热催化系统和活性炭吸附层；
所述外壳前端设置有进气口，后端设有风扇及出气口，所述外壳内部设置有若干组卡槽；
所述纤维滤网层及HEPA滤网层插设置在靠近于进气口一侧的卡槽上；
所述光电转换装置,包括位于外壳顶部的太阳能电池板以及置于排气口处的风扇，所述太阳能电池板与风扇连接；
所述活性炭吸附层相对两侧表面上都固定安装有一层透气过滤膜，所述活性炭吸附层插装在靠近排气口的卡槽上；
所述光-热催化系统包括光热催化系统以及热催化系统，光热催化系统包括位于外壳顶部的石英光窗以及多孔光热催化膜；热催化系统包括多孔热催化膜、缠绕在多孔热催化膜的电阻丝以及供电设备，供电设备与电阻丝相连； 所述多孔光热催化膜和多孔热催化膜通过卡槽设置于石英光窗的下方。
进一步地，所述外壳为立式长方体。
进一步地，所述所述外壳上端设置有对称的提手，下端设置有齿轮。
进一步地，所述外壳前端四周设有可拆卸夹板，可拆卸夹板中间设置有进气口，所述纤维滤网层和HEPA滤网层设置在可拆卸夹板上的进气口一侧。
进一步地，所述纤维滤网层为高效纤维束滤层。
进一步地，所述 HEPA滤网层为熔喷涤纶无纺布滤层。
进一步地，所述活性炭吸附层采用通孔结构的铝蜂窝、塑料蜂窝、纸蜂窝为载体，在通孔中填充果壳炭或者椰壳炭。
本发明的装置特别适用于家庭、实验室、汽车等的密闭室内透光环境中。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明实现了光热催化与热催化的有效结合，光照充足时，可以利用光热催化剂的光热转化，促进VOCs的催化降解。光照不足时，利用热催化剂催化降解VOCs，一方面可以保持高效的催化效率，同时，充分利用太阳光，降低能耗。
气体先通过纤维滤网层，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滤网层，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-热催化的焦炭化污染现象，保证了光-热催化剂的可持续性、稳定性和催化活性。
本发明装置采用了封闭外壳，使过滤、吸附和光-热催化反应过程保持在封闭的空间内进行，避免了光-热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，底部设置有齿轮，方便移动，可以对大空间的不同位置的空气进行净化处理。
本发明装置的前端夹板设计可以拆卸，使得拆卸更换纤维滤网层、HEPA滤网层、活性炭吸附层、多孔光热催化膜以及多孔热催化膜等结构更加便捷。
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结构示意图；
其中：1-提手，2-进气口，3-纤维滤网层，4- HEPA滤网层，5-多孔光热催化膜，6-多孔热催化膜，7-活性炭吸附层，8-风扇，9-齿轮，10-太阳能电池板，11-石英光窗，12-开关。
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具体地介绍，结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示的一种光-热催化空气净化装置，包括光电转换装置、外壳、纤维滤网层3、HEPA滤网层、光-热催化系统和活性炭吸附层；
所述光电转换装置,包括位于外壳顶部的太阳能电池板10以及置于排气口处的风扇8，所述太阳能电池板10与风扇8连接；
所述光-热催化系统包括光热催化系统以及热催化系统，光热催化系统包括石英光窗11以及多孔光热催化膜5。热催化系统包括电阻丝、多孔热催化膜6以及供电设备；
所述活性炭吸附层7采用通孔结构的铝蜂窝、塑料蜂窝、纸蜂窝为载体，在通孔中填充果壳炭或者椰壳炭；
所述外壳为立式长方体；所述外壳顶部设置有对称的提手1，外壳下端设置有齿轮9；外壳前端四周设有可拆卸夹板，可拆卸夹板中镶嵌有网格状的进气口2，所述外壳内部设置有若干组卡槽，便于拆装；
纤维滤网层3设置在进气口处；HEPA滤网层4设置在纤维滤网层4后侧；光催化膜5设置在外壳靠近顶部的一端，热催化膜6设置在光催化膜5的下方，活性炭吸附层7设置在靠近排气口的一侧；外壳底部靠近排气口处设置两个风扇8；外壳底部设有四个齿轮齿轮9。所述纤维滤网层3、HEPA滤网层4、光热催化膜5、热催化膜6均可拆卸；排气口位于风扇8后。
所述纤维滤网层3、HEPA滤网层4均为长方形，纤维滤网层3和HEPA滤网层4位于可拆卸夹板中的进气口2一侧，整个可拆卸夹板可以直接拆卸，有利于纤维滤网层4等组件的拆装。
如图2所示，太阳能电池板10设置在外壳上表面，外壳上表面设有密闭的圆形石英光窗11。所述光热催化膜5和热催化膜6通过卡槽置于外壳内部靠近石英光窗11的一侧。
太阳能电池板10可以吸收太阳光转化为电能，驱动风扇转动。石英光窗可以透过太阳光，为光热催化膜提供光源，太阳能电池板置于外壳顶部。
如图3所示，外壳得侧面设有开关12置于外壳背面，供电设备通过开关12与电阻丝连接，为电阻丝提供电能，所述电阻丝与热催化膜6连接，缠绕在热催化膜6放置的圆形外壳上。
本实施的外壳采用亚克力平板，外壳结构为立式长方体，长28cm，宽20cm，高37cm，外壳厚度为5mm；外壳上表面的石英光窗11直径为18cm，与光催化膜及热催化膜尺寸一致的尺寸一致。进气口2为长24cm，宽18cm的长方形区域，风扇8的出口为两个直径为12cm的圆形区域。
本装置设有两套催化系统，分别为光热催化系统和热催化系统。在太阳光充足条件下，太阳光照射在外壳顶部的太阳能电池板10上，将太阳能转化为电能，用以驱动风扇8。同时，太阳光经过设置在外壳顶部的密闭石英光窗11照射到多孔光热催化膜5上，用以处理VOCs。当阳光不充足时，采用供电设备，驱动多孔热催化膜6外的电阻丝进行加热，用来处理VOCs。进气口2设在装置前端，风扇8转动将气体首先带入纤维滤网层3，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滤网层4，去除气体当中的PM2.5颗粒，基本去除杂质后的气体进入催化系统，排气口前设有活性炭吸附层7避免了没有被催化净化的VOCs和中间产物排放到室内空气中。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，包括光电转换装置、外壳、纤维滤网层（3）、HEPA滤网层（4）、光-热催化系统和活性炭吸附层（7）；
所述外壳前端设置有进气口（2），后端设有风扇（8）及出气口，所述外壳内部设置有若干组卡槽；
所述纤维滤网层（3）及HEPA滤网层（4）插设置在靠近于进气口一侧的卡槽上；
所述光电转换装置包括位于外壳顶部的太阳能电池板（10）以及置于排气口处的风扇（8），所述太阳能电池板（10）与风扇（8）连接；
所述活性炭吸附层（7）相对两侧表面上都固定安装有一层透气过滤膜，所述活性炭吸附层（7）插装在靠近排气口的卡槽上；
所述光-热催化系统包括光热催化系统以及热催化系统，光热催化系统包括位于外壳顶部的石英光窗（11）以及多孔光热催化膜（5）；热催化系统包括多孔热催化膜（6）、缠绕在多孔热催化膜（6）的电阻丝以及供电设备，供电设备与电阻丝相连； 所述多孔光热催化膜（5）和多孔热催化膜（6）通过卡槽设置于石英光窗（11）的下方。
2.根据权利要求1所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述外壳为立式长方体。
3.根据权利要求1所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述所述外壳上端设置有对称的提手（1），下端设置有齿轮（9）。
4.根据权利要求1所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述外壳前端四周设有可拆卸夹板，可拆卸夹板中间设置有进气口（2），所述纤维滤网层（3）和HEPA滤网层（4）设置在可拆卸夹板上的进气口（2）一侧。
5.根据权利要求1~5任一项所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述纤维滤网层（3）为高效纤维束滤层。
6.根据权利要求5所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述 HEPA滤网层（4）为熔喷涤纶无纺布滤层。
7.根据权利要求6所述的一种光-热催化空气净化装置，其特征在于，所述活性炭吸附层（7）采用通孔结构的铝蜂窝、塑料蜂窝、纸蜂窝为载体，在通孔中填充果壳炭或者椰壳炭。
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