CN1768865A - 立式光催化空气杀菌净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种立式光催化空气杀菌净化装置，在壳体内的下部设置内安装有调速电机和与调速电机相联的齿轮变速箱的动力室、紫外灯、光催化网、至少1个与齿轮变速箱相联的光催化风轮、液位指示器、净化液以及在净化液中的净化液紫外灯，在壳体内的中部设置有轴流风机以及活性炭滤网，在壳体内的上部设置有通过导线与负离子发生器电源相连接的负离子发生器，在壳体的上部设置有控制面板和出风口百叶，在壳体下部侧面设置有进风口虑网、进口百叶、净化液加液阀、以及净化液放液阀。本发明具有设计合理、结构简单、净化速度快、效率高、无二次污染、并能清新空气等优点，可在医院、写字楼、会议室、教室、影剧院及家庭等场所推广使用。

Description

立式光催化空气杀菌净化装置
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体涉及到立式光催化空气杀菌净化装置。
技术背景
室内空气污染对人类健康的危害已人所共知，特别是对少年儿童和老弱病患者的影响更严重。科学家指出，人类在享受工业发展所带来物质文明的同时，正面临着随之而来的危害。在经历了煤烟型污染、光化学烟雾型污染后，人类已经进入室内污染时期。但是人们并没有因为家庭装饰装修的负面作用而停止，由此而促使了空气净化产业的快速发展。
目前市场上销售的室内空气净化的产品很多，向中国专利局提交的专利申请已达几百件。这些室内空气净化产品和专利，其结构仍以传统的过滤、活性炭吸附、紫外线杀菌、臭氧杀菌、静电除尘为主。上述室内空气净化产品和专利普遍存在效率低、能耗高，只对空气污染物的部分成分有作用，存在二次污染的问题。
专利号为ZL03209081、ZL0320115259、ZL02121329的中国专利，采用不同形状和结构的光催化构件——平面网、三维网、蜂窝网等构成的光催化空气净化器取得了一定的净化效果。但作为动态工作的空气净化器，其气流速度较快，且室内污染物浓度较低。上述专利中污染物与光催化剂接触几率小、时间短，因此这些空气净化器的净化效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述室内空气净化产品和专利的缺点，提供一种设计合理、结构简单、净化速度快、效率高、无二次污染、并能清新空气的立式光催化空气杀菌净化装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内的下部设置内安装有调速电机和与调速电机相联的齿轮变速箱的动力室、紫外灯、光催化网、至少1个与齿轮变速箱相联的光催化风轮、液位指示器、净化液以及在净化液中的净化液紫外灯，在壳体内的中部设置有轴流风机以及活性炭滤网，在壳体内的上部设置有通过导线与负离子发生器电源相连接的负离子发生器，在壳体的上部设置有控制面板和出风口百叶，在壳体下部侧面设置有进风口虑网、进口百叶、净化液加液阀、以及净化液放液阀。
本发明的光催化风轮为：在转动轴的径向设置有6～12个可等分圆周的骨架，在每个骨架上设置有风轮光催化网，转动轴通过联接件与齿轮变速箱相联。
本发明的风轮光催化网为表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50或60目不锈钢网。
本发明的光催化网为表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50目不锈钢网。
本发明的紫外灯和净化液紫外灯的波长为365nm。
本发明的净化液是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
本发明的液位指示器为液位标尺。
本发明采用了左光催化风轮、右光催化风轮、含有H2O2的净化液，并在净化液中设置净化液紫外灯，左光催化风轮和右光催化风轮的下半部风轮光催化网浸入净化液中，风轮光催化网在光催化净化和过滤空气污染物的同时，表面吸附的净化液，对颗粒状污染物和有害气体分别起到强烈的粘附和吸附作用，并将捕集到空气中的污染物迅速转移到净化液中，在左光催化风轮和右光催化风轮的风轮光催化网光催化降解水中污染物的同时，净化液中的H2O2和净化液紫外灯发出的紫外光对水中收集的污染物进行快速杀除和降解。本发明采用了紫外灯、光催化网、活性炭滤网，对穿过左光催化风轮和右光催化风轮的极少量污染物进一步进行杀除、降解和吸附。本发明还采用了负离子发生器，负离子发生器能产生空气负离子，空气负离子对人有生物学效应，人吸入一定量的空气负离子对呼吸系统、循环系统、神经系统功能有不同程度的改善。本发明具有设计合理、结构简单、净化速度快、效率高、无二次污染、并能清新空气等优点，可在医院、写字楼、会议室、教室、影剧院及家庭等场所推广使用。
附图说明
图1本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1中左光催化风轮16的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1、2中，本实施例的立式光催化空气杀菌净化装置是由壳体1、出风口百叶2、负离子发生器3、轴流风机4、负离子发生器电源5、进风口虑网6、进风口百叶7、右光催化风轮8、净化液放液阀9、净化室隔板10、动力室11、齿轮变速箱12、调速电机13、净化液紫外灯14、净化液15、左光催化风轮16、液位标尺17、净化液加液阀18、紫外灯19、光催化网20、活性炭滤网21、控制面板22联接构成。
在壳体1内的后侧下部一次铸塑成型有动力室11和净化室隔板10，净化室隔板10将壳体1内下部分割成左净化室和右净化室，在动力室10内用螺纹紧固联接件固定安装有调速电机13和齿轮变速箱12，调速电机13为本发明提供动力，齿轮变速箱12按常规机械设计，将调速电机13的旋转运动经齿轮减速换向转换成正向和反向旋转运动由两个输出轴输出。在壳体1的下部左右两侧安装有进口百叶7、净化液加液阀18、净化液放液阀9，进风口百叶7内侧壳体1侧面安装有进风口虑网6。在壳体1内下部左净化室和右净化室上方分层安装有6个紫外灯19，紫外灯19的波长为365nm，紫外灯19接通电源后将发射出紫外光，对进入本发明内的污染空气进行杀菌，在壳体1内下部上面两个紫外灯19上和下各安装有1个光催化网20，光催化网20为40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，紫外灯19所发射的紫外光是光催化网20上纳米TiO2的激发光，同时辐射杀除空气中残留的浮游病菌。在壳体1内下部左净化室内安装有左光催化风轮16，在右净化室内安装有右光催化风轮8。
本实施例的左光催化风轮16是由转动轴16-1、骨架16-2、风轮光催化网16-3联接构成。在转动轴16-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有8个骨架16-2，在每个骨架16-2上固定安装有风轮光催化网16-3，骨架16-2和风轮光催化网16-3构成左光催化风轮16的风轮叶片，风轮光催化网16-3是60目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。转动轴16-1通过联接件与齿轮变速箱12左侧输出轴联接，调速电机13旋转经过齿轮变速箱12减速带动左光催化风轮16顺时针旋转。右光催化风轮8与左光催化风轮16的结构完全相同，右光催化风轮8风轮叶片的弯曲方向与左光催化风轮16风轮叶片的弯曲方向相反，调速电机13旋转经过齿轮变速箱12减速换向带动右光催化风轮8反时针旋转。壳体1内左光催化风轮16与右光催化风轮8的上部制作有圆弧，圆弧的弦长为相邻两风轮叶片外边沿距离的1.2倍，风轮叶片的外边沿与壳体1内之间的距离为0.5mm。紫外灯19接通电源后发射出紫外光线，给左光催化风轮16和右光催化风轮8的风轮光催化网16-3上的纳米TiO2提供激发光，对进入本发明内的污染空气进行光催化杀菌净化。
在壳体1内的底部装有净化液15，本实施例的净化液15是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液，净化液15的液面高度应将左光催化风轮16转动轴16-1下的风轮叶片和右光催化风轮8转动轴下的风轮叶片浸没，左光催化风轮16和右光催化风轮8旋转时，使风轮光催化网16-3上吸附的污染物带入到净化液15中，净化液15中的H2O2对进入净化液15中的污染物进行杀菌和降解。在壳体1内的下部侧壁左净化室和右净化室内固定安装有4个净化液紫外灯14，净化液紫外灯14浸在净化液15中，净化液紫外灯14的波长为365nm，用于发射紫外光，所发射的紫外光给风轮光催化网16-3上纳米TiO2提供激发光，对带入净化液15内的污染物进行光催化杀菌净化。净化液紫外灯14同时辐射杀除进入净化液15中病菌。风轮光催化网16-3吸附的净化液中的H2O2，能有效俘获纳米TiO2表面的光生电子，抑制光生电子与空穴的简单复合，提高其量子效率，使本发明净化空气的能力显著增强。在壳体1内的下部侧壁用螺纹紧固联接件固定安装有液位标尺17，液位标尺17为液位指示器的一个实施例，还可采用其它液位指示器，如数字式的液位指示器，指针式的液位指示器，液位标尺17用于观测壳体1内净化液15的液位高度，当壳体内净化液15的液位低时，可补加净化液15。
在壳体1内的中部光催化网20上安装有活性炭滤网21，活性炭滤网21上安装有轴流风机4。活性炭滤网21用于吸附气流中的残留污染物。轴流风机4旋转，使得室内的污染空气从进风口百叶7进入经杀菌消毒净化后流出。在壳体1内的上部安装有负离子发生器3，负离子发生器3通过导线与安装在壳体1夹层中的负离子发生器电源5相连接，负离子发生器3产生的空气负离子对人体具有生物学效应，人体吸入一定量的空气负离子对呼吸系统、循环系统、神经系统功能有不同程度的改善，临床证明空气负离子对防治急慢性支气管炎、哮喘、高血压、高血脂、冠心病、神经衰弱均有一定的疗效，对健康人消除疲劳、改善睡眠质量有显著作用。在壳体1的上部安装有出风口百叶2和控制面板22，调整出风口百叶2的角度，可调整净化后空气的流出方向，控制面板22上安装有开关、按钮。
实施例2
在本实施例中，光催化网20是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。左光催化风轮16是在转动轴16-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有6个骨架16-2，在每个骨架16-2上固定安装有风轮光催化网16-3，骨架16-2和风轮光催化网16-3构成左光催化风轮16的风轮叶片，风轮光催化网16-3是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。右光催化风轮8与左光催化风轮16的结构完全相同，右光催化风轮8风轮叶片的弯曲方向与左光催化风轮16风轮叶片的弯曲方向相反。在壳体1内的底部装有净化液15，净化液15是由H2O2和纯净水配制成浓度为1％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例3
在本实施例中，光催化网20是50目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。左光催化风轮16是在转动轴16-1的径向用螺纹紧固联接件均布固定安装有12个骨架16-2，在每个骨架16-2上固定安装有风轮光催化网16-3，骨架16-2和风轮光催化网16-3构成左光催化风轮16的风轮叶片，风轮光催化网16-3是50目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。右光催化风轮8与左光催化风轮16的结构完全相同，右光催化风轮8风轮叶片的弯曲方向与左光催化风轮16风轮叶片的弯曲方向相反。在壳体1内的底部装有净化液15，净化液15是由H2O2和纯净水配制成浓度为2％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例4
在本实施例中，在壳体1内下部制作有一个净化腔，在净化腔内安装有一个光催化风轮，光催化风轮的结构与实施例1的左光催化风轮16完全相同。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
为了验证本发明的有益效果，申请人采用本发明实施例1制作的立式光催化空气杀菌净化装置委托试验单位进行了室内净化试验，各种试验情况如下：
一、测试内容与依据
纳米光催化空气净化装置，目前还无国家标准，立式光催化空气杀菌净化装置的净化效能检测，参照GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》，并参考GB/T18801-2002《空气净化器》，采用现场人工模拟污染环境，检测其净化率。
二、试验环境与净化装置工作参数
60m3空间的房间，温度为22～28℃，相对湿度为23～24％；本发明的出风量为400m3/h，光催化风轮的转速为3转/分钟，净化液15是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液，负离子发生器3的工作电压为7.3kv。
三、实验仪器与设备
P-5L2C型微电脑粉尘测定仪，由北京绿达宾创公司生产；4160型便携式甲醛分析测定仪，由美国INTERSCAN公司生产；9cm普通营养琼脂平板、恒温箱、DLY-2型空气离子测定仪，市售产品。
四、净化率计算方法
由于试验测试时段较短，忽略自然衰减率，净化率按下式计算：
净化率＝(启动前污染物浓度-运行后残留污染物浓度)/启动前污染物浓度×100％。
五、检测方法与结果
1、本发明对室内烟尘污染空气净化效果检测
检测方法：将60m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。采用燃烧香烟法发生烟尘，撤去燃烧物，启动循环风扇搅拌5分钟，待烟尘分布均匀，用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定室内空气中烟尘浓度达到2.54mg/m3，将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定空气中烟尘的浓度，计算空气中平均烟尘浓度，并计算室内烟尘的净化率。
测试结果：测试结果见表1。
                表1用本发明净化室内烟尘检测结果表
  本发明运行时间(min)   0   20   40   60
  烟尘浓度(mg/m3)   2.54   1.25   0.36   0.02
  净化率(％)   0   50.79   85.83   99.21
2、本发明对室内甲醛气体污染空气净化效果检测
检测方法：将60m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。在地面上均匀设置5个装有甲醛溶液的敞口容器，从侧面用小风量风扇对吹，产生甲醛气体，使甲醛气体充满空间，去掉甲醛溶液，启动循环风扇搅拌5分钟，待甲醛气体分布均匀，用4160型便携式甲醛分析测定仪测定试验室内空气中甲醛浓度达到1.98mg/m3，将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用4160型便携式甲醛分析测定仪测定空气中甲醛的浓度，计算室内空气中甲醛气体的平均浓度，并计算室内甲醛气体的净化率。
检测结果：检测结果见表2。
              表2用本发明净化室内甲醛气体检测结果表
净化器运行时间(min) 0 20 40 60
  甲醛浓度(mg/m3)   1.98   0.62   0.25   0.03
  净化率(％)   0   68.69   87.37   98.48
3、本发明对室内空气中细菌杀除效果检测
检测方法：将60m3空间的房间关闭门窗静置12小时，然后将本发明置于地面中部。在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，用9cm普通营养琼脂平板暴露5分钟采样，在37℃恒温箱中培养48小时，求菌落数平均值为56个/皿。在本发明运行后每间隔20分钟，用普通营养琼脂平板采样，求菌落数平均值，计算净化率。
检测结果：检测结果见表3。
           表3用本发明对室内空气中细菌杀除检测结果表
 本发明运行时间(min)   0   20   40   60
 菌落数(个/皿)   56   23   8   3
 净化效率(％)   0   58.93   85.71   94.64
4、本发明产生空气负离子浓度检测
检测方法：将60m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗，然后将本发明置于房间地面一端，出风口指向房间空间中央。本发明运行60分钟后，在出风百叶2中垂线上，从出风百叶2口开始每隔一定距离用DLY-2型空气离子测定仪检测负离子浓度。
检测结果：检测结果见表4。
表4本发明产生的空气负离子浓度检测结果表
  测试距离(m)   负离子浓度(×105个/cm3)
  0.3   56.34
  1.0   14.86
  1.5   5.38
  2.0   2.12
  2.5   0.33
六、结论
由检测结果看出：在60m3空间的房间内，本发明运行60分钟，对烟尘的净化率达到99.21％，对甲醛的净化率达到98.48％，对细菌的杀菌率达到94.64％，在距离出风百叶2口2米处，负离子浓度达到2.12×105个/cm3。室内空气中的污染物含量明显小于GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》中的限定值(可吸入颗粒≤0.15mg/m3、甲醛浓度≤0.1mg/m3、细菌总数≤45个/皿)。

Claims (7)

1、一种立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于：在壳体(1)内的下部设置内安装有调速电机(13)和与调速电机(13)相联的齿轮变速箱(12)的动力室(11)、紫外灯(19)、光催化网(20)、至少1个与齿轮变速箱(12)相联的光催化风轮、液位指示器、净化液(15)以及在净化液(15)中的净化液紫外灯(14)，在壳体(1)内的中部设置有轴流风机(4)以及活性炭滤网(21)，在壳体(1)内的上部设置有通过导线与负离子发生器电源(5)相连接的负离子发生器(3)，在壳体(1)的上部设置有控制面板(22)和出风口百叶(2)，在壳体(1)下部侧面设置有进风口虑网(6)、进口百叶(7)、净化液加液阀(18)、以及净化液放液阀(9)。
2、按照权利要求1所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的光催化风轮为：在转动轴(16-1)的径向设置有6～12个可等分圆周的骨架(16-2)，在每个骨架(16-2)上设置有风轮光催化网(16-3)，转动轴(16-1)通过联接件与齿轮变速箱(12)相联。
3、按照权利要求2所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的风轮光催化网(16-3)为表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50或60目不锈钢网。
4、按照权利要求1所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的光催化网(20)为表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的40或50目不锈钢网。
5、按照权利要求1所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的紫外灯(19)和净化液紫外灯(14)的波长为365nm。
6、按照权利要求1所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的净化液(15)是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
7、按照权利要求1所述的立式光催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的液位指示器为液位标尺(17)。
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