CN111692662A - 一种空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气净化装置，包括顶盖和具有底板的壳体；壳体内依次平行设有风机、HEPA滤网和甲醛滤网组件；甲醛滤网组件包括滤网主体、滤网框架，滤网主体由若干个具有平行气体通道、填充滤料的过滤网格单元组成；滤网主体侧边上开设检视窗，滤网框架对应的位置处设透明盒，检视窗占用两个过滤网格单元的空间；其中一个过滤网格单元为密封结构；滤网框架的相对两侧、沿滤网主体的两端面均贴设有外罩，用于拦截滤料；壳体的一侧面还设有通过透明面板盖合的第一、第二开口，分别对应HEPA滤网和甲醛滤网组件的位置，透明面板上、正对检视窗的位置处设有紫外灯管。本装置能够通过颜色变化直接、客观、真实地指示滤料消耗的情况。

Description

一种空气净化装置

技术领域

本发明涉及一种空气净化装置。

背景技术

吸附速度快、吸附容量大是目前甲醛滤网最被关注的技术参数，但众所周知，所有吸附材料在使用过程中都会在某个时刻达到吸附饱和，此时需要更换滤网组件，如果没有及时更换，继续使用会导致滤网净化功能失效，甚至对于物理吸附类材料还会出现甲醛二次释放的情况，反而增加了健康风险。对于消费者来说，甲醛实际的净化是否有效果，效果好不好，滤网损耗情况如何，是否超过了使用寿命，都很难直观的感知得到。当前的方法主要通过厂家设定更换时间，定期提醒用户更换，或者通过一些显色试剂的添加，使材料具备一定的显示指示功能。

CN104654451A公开了一种空气净化器及空气净化方法，具体公开了一种利用胺类物质作为活性位点改性吸附甲醛的材料及其在空气净化器中的应用，该方法通过额外添加甲醛显色指示剂来指示滤网的寿命。

CN101623582A公开了一种用于指示和去除甲醛的装置，具体公开了一种将活性炭吸附材料和一种甲醛指示剂分别装在不同容器中，并组合在一起的方法，来指示滤网的使用程度。

类似的报道还有很多，都是利用外加指示剂的方式产生颜色变化，但甲醛吸附活性基团的消耗与指示剂的消耗是不同步的，因此颜色变化并不能正确指示吸附材料的耗尽情况。这导致用户反馈滤网组件刚买到就已经发生了颜色变化。如何使吸附材料具备大的甲醛吸附容量的同时，能够通过颜色变化直接、客观、真实地指示吸附材料消耗的情况，是已有的文献资料中都尚未很好解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有技术中多用的滤网外加指示剂的方式不能准确指示吸附剂的耗尽情况的技术缺陷，而提供了一种空气净化装置，本发明提供的空气净化装置能够通过颜色变化直接、客观、真实地指示滤料消耗的情况。

本发明提供了一种空气净化装置，包括一壳体和一盖合于所述壳体的开口上的顶盖，所述壳体还具有一底板；所述壳体的内部沿所述顶盖至所述底板的方向依次平行设有一风机、一HEPA滤网和一甲醛滤网组件；

所述甲醛滤网组件包括一滤网框架，所述滤网框架中包含滤网主体；所述滤网主体由若干个具有平行气体通道的过滤网格单元组成，所述过滤网格单元中填充有可吸附甲醛、并具有荧光效应的滤料；所述滤网主体的侧边上开设有一个检视窗，所述滤网框架上对应所述检视窗的位置处设有一用于盖合所述检视窗的透明盒，所述检视窗占用两个所述过滤网格单元的空间，这两个过滤网格单元均填充有所述滤料；其中一个过滤网格单元与所述透明盒的两端围合形成四周密封的结构；所述滤网框架的相对两侧、沿所述滤网主体的两端面均贴设有一外罩，所述外罩用于拦截滤料以及提供与所述平行气体通道一致的气体流通进出口；

所述壳体的一侧面还开设有一第一开口和一第二开口，分别对应所述HEPA滤网和所述甲醛滤网组件的设置位置，所述第一开口和所述第二开口通过一透明面板盖合，所述透明面板上、正对所述检视窗的位置处还设有一紫外灯管，所述紫外灯管设于上述两个过滤网格单元之间。

较佳地，所述顶盖和所述底板上分别开设有进气口和出气口。其中，所述进气口的结构一般为在所述顶盖上开设的细长状开口，这一结构的进气口可以作为空气净化装置的粗过滤组件，起到初步过滤空气的作用。其中，所述底板的出气口一般为在底板上开设的若干个细孔。

本发明中，所述HEPA滤网为本领域常规的结构。

本发明中，按照常规，所述的空气净化装置还包括风机动力组件、控制电路组件等。

以下，对甲醛滤网组件作进一步说明：

本发明中，所述的滤网框架一般为长方体形状。

本发明中，所述过滤网格单元的形状可以为任意形状，例如六边形或圆形或方形。

本发明中，所述滤料的填充方式为本领域常规方式，例如滤料成形后为球状或圆柱状或不规则颗粒状，可将滤料以物理填装方式设于所述过滤网格单元的内部，或者，以胶水粘接的方式粘附在所述过滤网格单元的侧壁表面。

本发明中，所述滤料为本领域常规的随甲醛吸附量的不断增大而在紫外光下呈现不同显色或渐变显色的滤料。为了使滤料的显色特性得以发挥，本发明在滤网主体侧边开设一个检视窗，滤网框架对应的地方也设有透明盒。在视窗范围内安装密封结构的过滤网格单元，作为参考模块，参考模块由透明盒封装与正常的过滤网格单元中含有的滤料尺寸相同的滤料，参考模块不与外界空气接触，起到颜色对比参考的作用。最后，通过透明面板从所述空气净化装置外直接观察检视窗的颜色对比情况。

本发明中，所述的甲醛滤网组件较佳地还设有与所述紫外灯管相配合的供电部分，供电部分一般设于所述滤网框架外。其中，该紫外灯管可以提供紫外光源波长在254nm-400nm之间的任意单色或混色紫外光，紫外灯管安装在检视窗附近，可以同时照射检视窗所对应的两个过滤网格单元中滤网主体的滤料和参考模块的滤料。供电部分包含一个开关，可以控制紫外灯管的点亮和关闭。

本发明中，所述紫外灯管设于所述透明面板上，透过透明盒照射两个过滤网格单元，而不与两个所述过滤网格单元的滤料直接接触。

本发明中，较佳地，所述外罩为网格布，所述网格布的孔径小于滤料的尺寸，以保证滤料不会掉落出来。

本发明中，所述的甲醛滤网组件较佳地还含有一密封条，滤网框架周围最后通过所述密封条完成密封，使滤网四周保持气密性，气流只能从所述平行气体通道流经滤网。

本发明中，较佳地，所述滤料的动态吸附量≥60mg/g，其制备方法较佳地包括如下步骤：多孔载体与有机胺溶液混合均匀，烘干即可；其中，所述有机胺溶液中的有机胺为聚乙烯亚胺、多乙烯多胺和聚丙烯胺中的一种或多种。

本发明中，所述滤料的制备方法，更佳地包括如下步骤：

1)将贵金属可溶盐的溶液、多孔载体和保护剂混合均匀，还原，烘干得中间产物；

2)将所述中间产物与有机胺溶液混合均匀，烘干即可。

该优选方案中，利用聚乙烯亚胺分子在吸附甲醛前后的荧光变化，并通过贵金属表面等离子体共振放大该荧光效应，从而使负载在多孔载体上的有机胺的消耗可以被真实的、直接的观察到。

本发明中，所述多孔载体较佳地为介孔分子筛、介孔氧化硅或氧化铝气凝胶和介孔硅胶中的一种或多种。其中，所述介孔分子筛的型号较佳地为SBA15和/或MCM41。其中，介孔具有本领域常规含义，是指孔径在2-50nm内。

本发明中，有机胺溶液为按照本领域常规方法将有机胺溶解在甲醇或乙醇或去离子水中获得。

本发明中，聚乙烯亚胺的分子量较佳地为600-70000g/mol，更佳地为1800-70000g/mol。

本发明中，所述有机胺溶液中的有机胺的用量较佳地为≤0.5g/g多孔载体。

其中，所述多乙烯多胺为本领域常规物质，例如四乙烯五胺、五乙烯六胺。

步骤1)中，所述贵金属可溶盐中的贵金属具有本领域常规含义，一般指金(Au)、银(Ag)和铂族金属(钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt))等8种金属元素，本发明中优选Pt、Ag和Au中的一种或多种。更佳地，所述贵金属可溶盐为氯铂酸、氯金酸和硝酸银中的一种或多种。

步骤1)中，贵金属可溶盐的溶液为按照本领域常规方法将贵金属可溶盐溶解在去离子水中获得。贵金属可溶盐的溶液中贵金属可溶盐的摩尔浓度较佳地为0.0007～0.001mol/L。

步骤1)中，所述多孔载体与贵金属可溶盐的溶液的质量体积之比较佳地为2g：20mL～2g:100mL，更佳地为2g：50mL。

步骤1)中，所述保护剂为本领域常规的用于保护多孔载体的物质，较佳地为聚乙二醇。其中，聚乙二醇的分子量较佳地为200-20000g/mol。所述的保护剂的加入体积较佳地为≤1mL/g多孔载体。

步骤1)中，所述混合均匀较佳地按照如下步骤进行：先将多孔载体均匀分散在贵金属可溶盐的溶液中，再向溶液中加入保护剂，搅拌均匀即可。

步骤1)中，所述还原为使用本领域常规的加入还原剂的方式进行，所述还原剂为本领域常规的可以还原贵金属的物质，较佳地为抗坏血酸、硼氢化钠、硼氢化钾和甲酸的水溶液中的一种或多种，更佳地为抗坏血酸的水溶液和/或硼氢化钠的水溶液。抗坏血酸的水溶液中，抗坏血酸的浓度较佳地为1mol/L。硼氢化钠的水溶液中，硼氢化钠的浓度较佳地为1mol/L。较佳地，所述的还原剂的加入摩尔量为贵金属可溶盐的摩尔量的1～3倍。

步骤1)中，所述的烘干之前，较佳地还进行去除溶剂的操作。所述去除溶剂的操作可按照本领域常规的步骤进行：在加热过程中伴以磁力搅拌，至溶剂完全挥发。其中，加热的温度较佳地为60℃，加热和搅拌持续的时间较佳地为1h。

步骤1)中，所述的烘干为常规的烘箱烘干。所述烘干的具体条件优选：105℃，1h～10h。

本发明中，步骤1)形成的中间产物为负载在多孔载体孔道内的被保护剂包覆的纳米贵金属团簇。

步骤2)中，所述混合均匀较佳地按照如下步骤进行：将步骤1)所得中间产物均匀分散在有机胺溶液中即可。

步骤2)中，所述的烘干之前，较佳地还进行去除溶剂的操作。所述去除溶剂的操作可按照本领域常规的步骤进行：在加热过程中伴以磁力搅拌，至溶剂完全挥发。其中，加热的温度较佳地为50-80℃。

步骤2)中，所述的烘干为常规的烘箱烘干。所述烘干的具体条件优选：60-100℃，1-24h，例如60-80℃，12h。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

本发明提供的空气净化装置能够通过颜色变化直接、客观、真实地指示滤料消耗的情况。

附图说明

图1为实施例1中空气净化装置的立体结构示意图。

图2为图1的空气净化装置的爆炸结构示意图。

图3为图2中壳体的立体结构示意图(相对图2为后视方向)。

图4为图3中壳体沿第一开口和第二开口方向的视图。

图5为图3中壳体沿底板方向的视图。

图6为图2中透明面板的立体结构示意图。

图7为图2中紫外灯管的立体结构示意图。

图8为实施例1的空气净化装置中甲醛滤网组件的立体结构示意图。

图9为图8中滤网框架的立体结构示意图。

图10为图8中滤料的立体结构示意图。

附图标记说明如下：

顶盖1

风机2

HEPA滤网3

透明面板4

紫外灯管5

透明盒6

滤网框架7

过滤网格单元71

过滤网格单元72

滤料8

网罩9

壳体10

第一开口101

第二开口102

底板103

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1

如图1-10所示，本实施例提供了一种空气净化装置，包括一壳体10和一盖合于壳体10的开口上的顶盖1，壳体10还具有一底板103；壳体10的内部沿顶盖1至底板103的方向依次平行设有一风机2、一HEPA滤网3和一甲醛滤网组件。

甲醛滤网组件包括一滤网框架7，滤网框架7中包含滤网主体；滤网主体由若干个具有平行气体通道的过滤网格单元71组成，过滤网格单元71中填充有可吸附甲醛、并具有荧光效应的滤料8；滤网主体的侧边上开设有一个检视窗，滤网框架7上对应检视窗的位置处设有一用于盖合检视窗的透明盒6，检视窗占用两个过滤网格单元72的空间，这两个过滤网格单元72均填充有滤料8；其中一个过滤网格单元72与透明盒的两端围合形成四周密封的结构；滤网框架7的相对两侧、沿滤网主体的两端面均贴设有一外罩9，外罩9用于拦截滤料8以及提供与平行气体通道一致的气体流通进出口。

壳体10的一侧面还开设有一第一开口101和一第二开口102，分别对应HEPA滤网3和甲醛滤网组件的设置位置，第一开口和第二开口通过一透明面板4盖合，透明面板4上、正对检视窗的位置处还设有一紫外灯管5，紫外灯管5设于上述两个过滤网格单元72之间。

顶盖1和底板103上分别开设有进气口和出气口。其中，进气口的结构为在顶盖1上开设的细长状开口，这一结构的进气口可以作为空气净化装置的粗过滤组件，起到初步过滤空气的作用。其中，底板103的出气口为在底板103上开设的若干个细孔。

本实施例的空气净化装置还包括风机动力组件、控制电路组件等。

以下，对甲醛滤网组件作进一步说明：

滤网框架7为长方体形状。过滤网格单元71和72的形状为方形。

本实施例中，滤料8的填充方式为将滤料8以物理填装方式设于过滤网格单元71和72的内部。

本实施例中，滤料8的制备方法如下：

将含氯金酸0.012g的溶液加入50ml去离子水中，将2g介孔硅胶分散在上述溶液中，加入1mL聚乙二醇(分子量为200g/mol)，搅拌浸渍2h；进一步加入0.1mL 1M的碱性硼氢化钠溶液，60℃下搅拌1h，进一步在105℃下烘干得样品①。将0.25mL(聚乙烯亚胺的密度与水接近，可按照水的密度换算)分子量1800g/mol的聚乙烯亚胺溶解在甲醇中，磁力搅拌充分溶解后，缓慢加入样品①，常温搅拌一段时间，加热到70℃，将溶剂挥发去除，所得固体在烘箱80℃烘干，得最终样品。

经检测，滤料8的甲醛动态吸附容量为68.6mg/g。

其中，甲醛动态吸附容量是基于动态吸附穿透曲线计算得到的吸附容量，即一定浓度、一定流量的甲醛气体持续通过吸附剂床层，刚开始时床层出口的甲醛浓度是0，随着实验进行，吸附剂逐渐被消耗，直到出口甲醛浓度不为0时即为穿透，定义出口浓度达到进口浓度的10％时为穿透点，将出口浓度和时间分别为横纵坐标作图得到穿透曲线，据此计算得到的吸附容量即为动态吸附容量。

本实施例所示数据皆基于动态穿透曲线实验，甲醛通过挥发配气瓶产生，配气瓶中装入多聚甲醛固体，载气流经配气瓶将甲醛带出，并与稀释气混合，通过控制载气和稀释气的流量来控制甲醛浓度。配气瓶放置在冰箱中恒温，以得到稳定的甲醛浓度。实验参数为：

甲醛流量50sccm，空气总流量500sccm；

冰箱温度12℃，挥发瓶中多聚甲醛1g；

常用湿度50％左右，环境恒温26℃；

吸附剂用量0.2g，研磨过筛至40-60目，对应质量空速约150000h^-1。

本实施例中，甲醛滤网组件还设有与紫外灯管5相配合的供电部分，供电部分设于滤网框架7外。其中，该紫外灯管5可以提供紫外光源波长在254nm-400nm之间的任意单色或混色紫外光，紫外灯管5安装在检视窗附近，可以同时照射检视窗所对应的两个过滤网格单元72中滤网主体的滤料8和参考模块的滤料8。供电部分包含一个开关，可以控制紫外灯管5的点亮和关闭。

紫外灯管5设于透明面板4上，透过透明盒6照射两个过滤网格单元72，而不与两个过滤网格单元72的滤料8直接接触。

外罩9为网格布，网格布的孔径小于滤料的尺寸，以保证滤料8不会掉落出来。

本实施例中，甲醛滤网组件还含有一密封条，滤网框架7周围最后通过密封条完成密封，使滤网四周保持气密性，气流只能从平行气体通道流经滤网。

本实施例的机理在于：当紫外灯管5关闭时，不能观察到滤料8与参考模块之间的颜色差异；当甲醛滤网组件刚尚未开始工作时，紫外灯管5的光只能激发胺基压荧光团的荧光且被贵金属等离子体表面共振增强，此时参考模块和滤网的滤料8都显示蓝色荧光；当滤网吸附甲醛后，消耗的部分在紫外光激发下产生黄绿光，此时参考模块仍然为蓝色荧光；随着吸附继续进行，变色的部分越来越多且开始呈现出渐变色，用户通过透明面板4可以直接观察滤网的耗尽情况。由于材料是由高分子胺与甲醛反应后产生的自显色现象，无额外的显色剂添加，故颜色变化可以最客观的指示材料本身的消耗程度。可以使用户客观、直接的了解滤网的耗尽情况，对滤料8是否在起作用以及何时需要更换有准确的指示作用。

Claims (8)

1.一种空气净化装置，其特征在于，其包括一壳体和一盖合于所述壳体的开口上的顶盖，所述壳体还具有一底板；所述壳体的内部沿所述顶盖至所述底板的方向依次平行设有一风机、一HEPA滤网和一甲醛滤网组件；

所述甲醛滤网组件包括一滤网框架，所述滤网框架中包含滤网主体；所述滤网主体由若干个具有平行气体通道的过滤网格单元组成，所述过滤网格单元中填充有可吸附甲醛、并具有荧光效应的滤料；所述滤网主体的侧边上开设有一个检视窗，所述滤网框架上对应所述检视窗的位置处设有一用于盖合所述检视窗的透明盒，所述检视窗占用两个所述过滤网格单元的空间，这两个过滤网格单元均填充有所述滤料；其中一个过滤网格单元与所述透明盒的两端围合形成四周密封的结构；所述滤网框架的相对两侧、沿所述滤网主体的两端面均贴设有一外罩，所述外罩用于拦截滤料以及提供与所述平行气体通道一致的气体流通进出口；

所述壳体的一侧面还开设有一第一开口和一第二开口，分别对应所述HEPA滤网和所述甲醛滤网组件的设置位置，所述第一开口和所述第二开口通过一透明面板盖合，所述透明面板上、正对所述检视窗的位置处还设有一紫外灯管，所述紫外灯管设于上述两个过滤网格单元之间。

2.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述顶盖和所述底板上分别开设有进气口和出气口，所述进气口为在所述顶盖上开设的细长状开口，所述底板的出气口为在底板上开设的若干个细孔。

3.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述的空气净化装置还包括风机动力组件和控制电路组件。

4.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述的滤网框架为长方体形状；

所述过滤网格单元的形状为六边形、圆形或方形。

5.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述滤料的填充方式为将滤料以物理填装方式设于所述过滤网格单元的内部，或者，以胶水粘接的方式粘附在所述过滤网格单元的侧壁表面。

6.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述的甲醛滤网组件还设有与所述紫外灯管相配合的供电部分，所述供电部分设于所述滤网框架外，所述供电部分包含一个开关，用于控制所述紫外灯管的点亮和关闭。

7.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述外罩为网格布，所述网格布的孔径小于所述滤料的尺寸。

8.如权利要求1所述的空气净化装置，其特征在于，所述的甲醛滤网组件还含有一密封条，用于密封滤网框架的四周。

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