CN1853733A - 具有光催化氧化作用的石英气体放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产生紫外线的杀菌石英灯(10；110；210)，该石英灯设有涂敷二氧化钛(18；118A，118B；218)的套管(20；120；220)。二氧化钛(18；118A，118B；218)机械性的浸渗或嵌入到套管(20；120；220)中。杀菌石英灯产生的约254nm的紫外线可以在二氧化钛表面(18；118A，118B；218)上形成羟基自由基。羟基自由基作为强氧化剂可以破坏污染物。在一实施例中，不同密度的二氧化钛(118A，118B)涂层沿着石英灯径向长度方向上涂敷。石英灯的径向部分(118C)没有任何二氧化钛涂层，从而紫外线可以穿过，因而具有杀菌的效果。二氧化钛可以加热到高于套管熔点的温度进行机械结合。本发明在食品行业或消费者使用的场合是很有用的。

Description

具有光催化氧化作用的石英气体放电灯

技术领域

本发明主要涉及用氧化剂处理污染物质，特别是涉及一种气体放电石英灯，该石英灯通过紫外线和涂层的反应，从而产生光催化氧化作用。

背景技术

一般都知道，污染物的处理，特别是挥发性有机物的处理，可以用光催化氧化作用或高级氧化技术(AOT)进行。通常，高级氧化技术包括用波长为385nm以下的紫外线对锐钛矿型二氧化钛或氧化钛进行辐射。在被辐射的二氧化钛中形成的羟基自由基是一种破坏污染物的强氧化剂。

在许多工业应用中，如在处理污染的地下水中，产生波长主要为254nm的紫外线的石英气体放电灯用于照射涂敷有氧化钛的平板。污染的地下水流过涂敷的平板。

在高级氧化技术的另一应用中，反应器中装满氧化钛颗粒，污染的水流经这些用紫外石英灯照射的氧化钛颗粒。

氧化剂处理污染物质在家庭用或小规模商业应用中得到很大的重视。实现这个目的的努力方向已经导向为在荧光灯的表面直接涂敷一层涂层。然而，由于荧光灯的低效率、紫外磷劣化导致的相对短的寿命，以及很低的功率输出，荧光灯的使用通常是不理想的。较高功率、较长寿命、用石英制造的紫外线放电灯是理想的；不过，使用石英时又产生了另外的问题。比如，石英是一种惰性物质，石英上很难涂敷物质或在石英表面粘附物质。

因此，目前非常需要一种能够产生光催化作用的方便的自备灯，该灯能够形成羟基自由基作为氧化剂破坏污染物质。

发明内容

本发明包括一种产生紫外线的管式石英气体放电灯，其中该石英气体放电灯中有嵌入物质或具有二氧化碳涂层的套管。嵌入物质或套管优选用FEP特富龙或氟化乙烯丙烯收缩管(shrink tubing)制成，或用其它合适的氟化聚合物制成。

在本发明的一个实施例中，在套管预设的部分以不同涂敷密度或厚度沿着其径向对套管涂敷。该套管允许紫外辐射穿过，因而单一的灯由于紫外辐射而具有杀菌作用。本发明的另一实施例涉及一种制备具有光催化氧化性能的石英气体放电灯的方法，该方法包括如下步骤：加热氧化钛粉末，使其温度高于套管的熔点，将套管以预设的时间和压力在加热的氧化钛粉末上滚动，从而使氧化钛粉末以预设的厚度粘附在套管上。

因此，本发明的一个目的是利用具有光催化氧化涂层的石英气体放电灯。

本发明的进一步目的是用单一的灯同时进行污染物质的处理和杀菌功能。

本发明的优点有：即使石英灯管破裂，石英玻璃和水银在套管内，从而在使用灯时更加安全。

本发明的进一步优点是：处理污染物的比例或程度易于控制。

本发明的特点为：套管上浸渗有二氧化钛，石英气体放电灯设有套管。

本发明的进一步特点为：根据特定用途，沿着气体放电灯石英套管长度的径向部分涂敷有一定密度的二氧化钛。

通过下述更加详细的叙述，本发明的目的、优点和特征将更加明显。

附图说明

图1显示的是本发明一实施例的透视图。

图2是沿着图1中2-2方向的剖视图。

图3是沿着图2中3-3方向的剖视图。

图4是本发明另一实施例的透视图。

图5显示的是石英紫外气体放电灯末端可替换结构的部分分解图。

图6是显示本发明在室内应用的示意图。

图7是本发明方法实施例的流程示意图。

具体实施方式

图1是显示本发明实施例的示意性透视图。本实施例示出了具有光催化氧化涂层的石英气体放电灯10。气体放电灯10有一设有弹簧盒盖14的石英管12。弹簧盒盖14设有向外伸展的触针16。石英管12的周围设有套管20。套管20上浸渗有二氧化钛18。套管20优选用熔点低于石英管12和二氧化钛18的材料制成。套管20优选用氟化乙烯丙烯或其它合适的氟化聚合物(通常是商标为特富龙的产品)。氟化乙烯丙烯套管耐用，并能够耐受相对恶劣的条件。氟化乙烯丙烯套管通常是非黏性的；不过，当套管处于接近其约为225℃熔点的塑性状态时，二氧化钛18可以浸渗或嵌入到套管中。浸渗或嵌入到套管20上的二氧化钛18的优选形式是二氧化钛的锐钛矿形式，即氧化钛。锐钛矿是二氧化钛的一种白色四角形的晶体形态，也称之为埃克黑得(actahedrite)，并且有时用于白色颜料。

当锐钛矿用约低于385nm波长的紫外线照射时，电子偶和空穴对在表面形成。存在水蒸气的情况下，羟基自由基在氧化钛的表面形成。羟基自由基作为强氧化剂，可以在不释放任何有毒试剂进入环境的情况下破坏污染物质，如臭氧。氟化乙烯丙烯套管20传输主要的、至少是80％的由石英气体放电灯产生的紫外线。

图2是沿着图1中2-2方向的径向剖视图。图2更加清晰的显示了具有光催化氧化涂层的石英气体放电灯10的结构。图2显示了用于支撑铅导线26的晶体管管座或支撑体22，铅导线26和电极或灯丝24相连。铅导线26和触针16电子配对。石英管12中包括水银蒸汽的气体通过电极24之间的电压进行充电。得到的电弧或电离气体将产生紫外线。石英气体放电灯的这种特性通常用于杀菌。通常产生的是波长约为254nm的紫外线。从图2中可以清楚的看出，石英管12上覆盖有氟化乙烯丙烯套管20，该套管20浸渗有二氧化钛涂层或氧化钛18。

图3是沿着图2中3-3方向的侧面剖视图。晶体管管座或支撑体22是分离的部件或优选为在石英管12挤压形成，从而以便铅导线26形成密封的支撑；这在现有技术中生产石英气体放电灯是公知的。

图4是本发明另一实施例示意性的透视图。该实施例中，在套管径向长度方向的不同部分涂敷有不同程度的涂层。二氧化钛物质在灯的不同区域的密度是不同的。和前面的实施例类似，石英管112设有弹簧盒盖114，弹簧盒盖114设有向外伸展的触针116。氟化乙烯丙烯套管120沿着石英管112的径向长度方向设置。氟化乙烯丙烯套管120的每个径向部分涂敷有不同量的氧化钛或二氧化碳。例如，径向部分118A设有相对多的氧化钛或二氧化钛涂层；和径向部分118A相比，118B上的氧化钛或二氧化钛涂层较薄；径向部分118C没有任何涂层，因而灯110产生的紫外线可以穿过，从而具有杀菌效果。因此，在本实施例中，灯110既有杀菌效果，又可以通过氧化钛或二氧化钛与紫外线反应产生的羟基自由基进行处理污染物。

图5显示的是灯压制末端结构部分的分解图。光催化氧化作用的灯210包括设有压制的晶体管管座222的石英管212。金属带式触针223压制在晶体管管座222中，并和制成电极或灯丝224的铅导线226A和226B相连。导线216用于和灯210另一端的触针电子连接，图中未示。弹簧盒盖214覆盖住压制的晶体管管座222。氟化乙烯丙烯套管220覆盖石英管212。浸渗或嵌入在氟化乙烯丙烯套管220中的是氧化钛或二氧化钛218。

图6是本发明从室内除去污染物的应用示意图。空气清洁系统28用于室内30中，室内设有多个光催化氧化气体放电灯10。灯10可以设在防护物36的后面。箭头32表示的可能被污染的空气导向灯10。箭头34代表的是已经被清洁或去污的空气流动方向。风扇38可以用于增加通过灯10的空气流量。灯10上可以设有不涂敷二氧化钛的一部分，从而允许灯10产生的紫外线穿过，因而具有杀菌的作用。因此，通过选择性的在灯10的径向或其它部分涂敷，可以除去空气中的污染物；此外，对其它致病细菌的破坏可以达到紫外线杀菌的效果。

图7是显示本发明方法实施例步骤的流程示意图。方块40表示的是将二氧化钛的温度从225℃加热到350℃的步骤。方块42表示的将氟化乙烯丙烯套管设置在石英灯管上的步骤。方块44表示的是以预设的时间和压力在加热的二氧化钛上滚动套管、从而将二氧化钛嵌入到氟化乙烯丙烯套管中的步骤。方块46表示的是从加热的二氧化钛中移开套管的步骤。方块48表示的是冷却套管、并从套管上除去松弛的二氧化钛的步骤。通过上述的步骤后，二氧化钛涂层将机械式的浸渗或嵌入到氟化乙烯丙烯套管中。

相应的，由于将二氧化钛的温度加热到高于氟化乙烯丙烯套管的熔点温度，当二氧化钛接触到套管时，套管将变形并允许二氧化钛颗粒嵌入其中；因此就在由氟化乙烯丙烯制成的套管上形成机械结合力。这和想象中氟化乙烯丙烯制成的套管不一样，因为通常氟化乙烯丙烯材料被认为是没有粘性的表面。

相应的，本发明将二氧化钛涂层应用到石英杀菌灯中。石英杀菌灯的表面通常是很难涂敷涂层。在使用中，氟化乙烯丙烯套管可以耐受石英灯的高温，因而在石英玻璃管破碎的时候可以作为安全保障，容纳玻璃或水银或其它污染物。因此，本发明特别适合商业用途，比如食品服务行业或安全是首要关注因素的居室环境中。因此，本发明能够方便的安装和保持光催化氧化灯，该灯具有杀菌效果，可以大规模用于先前不能使用二氧化钛的行业。

尽管本发明已经用上述实施例进行了说明和公开，但是，对于本领域技术人员明显的变动或改变仍包含在本发明的范围内。

Claims (26)

1、一种用于污染物质处理的灯，该灯包括：

玻璃管内的紫外线光源；

至少覆盖玻璃管一部分的套管；以及

嵌入所述套管中的光催化物质，

由此，在使用该灯时，紫外线照射所述的光催化物质形成处理污染物的氧化剂。

2、根据权利要求1所述的用于污染物质处理的灯，其中所述的玻璃管由石英玻璃组成。

3、根据权利要求1所述的用于污染物质处理的灯，其中所述的套管由氟化聚合物组成。

4、根据权利要求1所述的用于污染物质处理的灯，其中所述的光催化物质包括二氧化钛。

5、根据权利要求4所述的用于污染物质处理的灯，其中所述的二氧化钛包括锐钛矿形式的二氧化钛。

6、根据权利要求1所述的用于污染物质处理的灯，其中所述的光催化物质仅仅嵌入于所述套管的一部分，因而所述光源发出的一部分紫外线没有照射所述的光催化物质，从而形成额外的杀菌效果。

7、一种用于处理污染物质的设备，该设备包括：

紫外灯；

设置在紫外灯上的套管；以及

嵌入所述套管中的光催化物质，

由此，在使用该灯时，紫外线照射所述的光催化物质形成处理污染物的氧化剂。

8、根据权利要求7所述的用于处理污染物质的设备，其中所述的套管由氟化聚合物组成。

9、根据权利要求8所述的用于处理污染物质的设备，其中所述的氟化聚合物包括聚四氟乙烯。

10、根据权利要求7所述的用于处理污染物质的设备，其中所述的光催化物质包括二氧化钛。

11、根据权利要求10所述的用于处理污染物质的设备，其中所述的二氧化钛包括锐钛矿形式的二氧化钛。

12、一种污染物质处理设备，该设备包括：

紫外灯；

设置在紫外灯上的套管；以及

嵌入所述套管中的光催化物质，

由此，在使用该灯时，紫外线照射所述的光催化物质形成处理污染物的氧化剂。

13、根据权利要求12所述的污染物质处理设备，其中所述的嵌入物质的熔点低于所述的光催化物质。

14、根据权利要求12所述的污染物质处理设备，其中所述的嵌入物质包括氟化聚合物。

15、根据权利要求14所述的污染物质处理设备，其中所述的氟化聚合物包括氟化乙烯丙烯。

16、根据权利要求12所述的污染物质处理设备，其中所述的光催化物质包括二氧化钛。

17、一种污染物质处理和杀菌设备，该设备包括：

能够产生紫外线的紫外灯；

设在所述紫外灯第一部分上的包埋物质；以及

至少嵌入在所述包埋物质一部分的光催化物质，

由此，所述光催化物质接收所述紫外灯产生的一部分紫外线，紫外灯产生的另一部分紫外线从污染物质处理和杀菌设备中发出，从而提供污染物质处理和杀菌的复合效果。

18、根据权利要求17所述的污染物质处理和杀菌设备，其中所述的光催化物质的密度根据包埋物质的不同而不同。

19、根据权利要求17所述的污染物质处理和杀菌设备，其中所述的包埋物质包括氟聚合物。

20、一种制备光催化灯的方法，该方法包括如下步骤：

将包埋物质覆盖在紫外灯上；以及

将光催化物质嵌入到包埋物质中，

由此，在使用紫外灯时，紫外线照射所述的光催化物质形成处理污染物的氧化剂。

21、根据权利要求20所述的制备光催化灯的方法，其中所述的包埋物质包括氟聚合物。

22、根据权利要求20所述的制备光催化灯的方法，其中所述的光催化物质包括二氧化钛。

23、一种制备改善光催化氧化作用的灯的方法，该方法包括如下步骤：

将光催化物质的温度加热到等于或高于包埋物质的熔点；

将包埋物质覆盖在紫外灯上；以及

在光催化物质中滚动包埋物质，

由此，光催化物质使包埋物质局部熔化，并将光催化物质嵌入至包埋物质中。

24、根据权利要求23所述的制备改善光催化氧化作用的灯的方法，该方法进一步包括如下步骤：

在光催化物质中滚动包埋物质的步骤中，用预设压力作用于包埋物质。

25、根据权利要求23所述的制备改善光催化氧化作用的灯的方法，其中所述的包埋物质包括氟聚合物。

26、一种制备光催化氧化灯的方法，该方法包括如下步骤：

将二氧化钛颗粒的温度加热至225℃-350℃之间；

在管式紫外灯上设置氟化乙烯丙烯套管；

将管式紫外灯上的氟化乙烯丙烯套管置于加热至225℃-350℃的二氧化钛颗粒中滚动，同时在管式紫外灯上作用预设的压力；

冷却氟化乙烯丙烯套管；以及0

从氟化乙烯丙烯套管上除去未接触的二氧化钛颗粒，

由此，二氧化钛颗粒局部熔化氟化乙烯丙烯套管，从而在氟化乙烯丙烯套管中机械的嵌入二氧化钛颗粒。

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