CN201463138U - 纳米光催化中央空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种纳米光催化中央空气净化装置，通过一进气管和一排气管与室内连通，在进气管和排气管之间设置一箱体，在箱体内依次设有粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置和风机，从而形成从室内依次经过进气管、粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置、回到室内的空气循环净化通道。针对已有的空气净化装置存在结构复杂、不适应净化固体颗粒的现状，提供一种结构简单、净化能力强的纳米光催化中央空气净化装置。其优点是，结构简单、成本低廉，净化能力强，将杀菌净化集于一箱体内，方便维护，并可在封闭型以及通风型室内进行空气净化。

Description

纳米光催化中央空气净化装置

技术领域

本实用新型涉及一种空气净化装置，尤其涉及一种净化室内空气的空气净化装置。

背景技术

随着世界各国对环境污染治理的重视，净化室内有害气体的纳米光催化技术引起了各国的重视，纳米光催化空气净化技术是一项降低室内有害气体的高效且较为经济的净化技术。日本于20世纪90年代实现了商业化，而中国在21世纪初才引进了纳米光催化空气净化技术。

在对室内有害气体的检测中，发现有六种主要的有害气体：甲醛、苯、氨、甲苯、二甲苯、总挥发性有机物TVOC。TVOC是指室温下饱和蒸气压超过了133.32pa的有机物，其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性，会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。世界卫生组织(WHO)、美国国家科学院/国家研究理事会(NAS/NRC)等机构一直强调TVOC是一类重要的空气污染物。

根据GB/T18883《室内空气质量标准》规定的居室最高允许浓度为甲醛：0.08mg/m³，苯：0.11mg/m³，氨：0.2mg/m³，甲苯：0.2mg/m³，二甲苯：0.2mg/m³，TVOC：0.6mg/m³。而然，确存在大多数居室内空气质量难以达标的现状，大力发展纳米光催化空气净化技术迫在眉睫。大部分的空气净化装置基本工艺路线为：室内有害的气体->风机->除尘器->杀菌器->臭氧发生器->风机->净化后的空气。上述的工艺路线技术中的所需设备均为分体式，即除尘器、臭氧发生器、杀菌器等主要部件均为单体设备，具有占地面积大，工艺流程长，净化效果不太理想等缺陷。

室内有毒有机气体CxHyOz的特点：

(1)室内有毒有机气体CxHyOz浓度比室外高且种类多

英国材料、建筑物研究所测定了100户住宅在28天中室内有机气体CxHyOz的浓度水平，研究结果证实室内有机气体CxHyOz浓度高于室外，室内有机气体CxHyOz浓度为室外的2.4倍。而且对人体有害的室内有机气体种类很多，诸如：甲醛、苯、氨、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、乙苯、苯乙烯、十一烷、甲醇、多环芳烃、氯乙烯等达200多种。

(2)CxHyOz浓度波动范围大，成分复杂

由于季节变化、通风条件、装修程度、人为活动等方面的影响，室内有害气体的浓度也会随之而发生波动且波动的范围大，冬季室内的有害有机气体浓度较高，而在夏季则较低。有害的有机气体分子大部分由碳、氧和氢原子组成，而有些气体则由其他大分子和碳、氢原子构成，由于种类繁多，成分也比较复杂。

(3)室内有毒有机气体CxHyOz长期低剂量释放

一般家居中都使用过有机溶剂的溶剂型涂料以及家装使用的板材粘合剂，这些涂料和粘合剂都会长期低剂量的释放一些有机气体CxHyOz，长此以往这些有毒有机气体会对人体造成很大的危害。

综上所述，室内有毒有机气体CxHyOz具有比室外浓度高、种类多、浓度波动范围大、成分复杂、长期低剂量释放的特点，对人体的危害很大。

有中国专利公报“公开号为CN1414311、名称为有限空间空气净化装置”的技术方案，是将空气循环单元、空气净化单元、触媒循环单元和控制单元构成一体。其优点是可以去除有限空间内空气中的有害气体，也可以去除空气中的固体悬浮颗粒以及铅等重金属，可以根据不同的环境选用不同的触媒。但是，其存在一个显著的缺点，那就是结构非常复杂、成本高昂。

还有中国专利公报“公开号为CN1387916、名称为空气净化装置”，包括送风风扇、产生臭氧和紫外线的放电装置和含有光催化剂的过滤器，这个空气净化装置能够对空气进行杀菌消毒，但是，这个净化装置中只有一道过滤工序，如果空气中含有颗粒较大的粉尘或者大量的粉尘，势必造成过滤器的过滤压力加大，使用时间不长的情况下就需要对过滤器进行清洗，在清洗时会破坏过滤器上的光催化剂，如果重新涂覆光催化剂又带来成本的增加。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对已有的空气净化装置存在结构复杂、不适应净化固体颗粒的现状，提供一种结构简单、净化能力强的纳米光催化中央空气净化装置。为一种两用型空气净化装置，春夏无需开空调时使用新风管就能用作通风型的空气净化使用；夏冬时开空调就可使用封闭型的空气净化模式。

本实用新型采用下列技术方案：

一种纳米光催化中央空气净化装置，通过一进气管和一排气管与室内连通，在进气管和排气管之间设置一箱体，在箱体内依次设有粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置和风机，从而形成从室内依次经过进气管、粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置、回到室内的空气循环净化通道。

所述的光触媒杀菌装置由复合光催化杀菌器和臭氧发生器构成，其中，复合光催化杀菌器为二层或者二层以上的的活性碳纤维网，在活性碳纤维网上涂覆有光催化效果的纳米二氧化钛层，并在活性碳纤维网上均匀安装数个紫外光灯；臭氧发生器包括高压电极和低压电极，并在高压电极和低压电极之间设置绝缘介质。即经过杀菌的气体经臭氧发生器由风机强制性排出至室内，使室内空气清新，且利于人体健康。

为了进一步去除较小颗粒的粉尘，在所述的细粉静电除尘器与光触媒杀菌装置之间设有一高效空气过滤网(HEPA过滤网)。高效空气过滤网主要是针对0.3微米以上的微小颗粒、粉尘、细菌、病毒等物质进行有效过滤，在空气进入光触媒杀菌装置之前再进行一次过滤，起到二次防护的作用。

所述的粉尘精滤器由多层空气过滤网平行排列构成，每层空气过滤网上设置蜂窝状网孔，其网孔密度为每平方英寸25个蜂窝状网孔。

为了能够向室内引进新鲜空气，所述的进气管上还设有用于引进新鲜空气的引风支管。

所述的紫外光灯为汞灯。

所述的细粉静电除尘器为，在一灰尘收集漏斗的上方设置电晕极，将灰尘收集漏斗壁面作为集尘极，电晕极连接高压线.

光触媒杀菌装置的净化原理说明：

采用特征波长为185nm及254nm的复合波长紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源，实现在线活性氧强化纳米光催化作用，并且产生的低浓度活性氧在纳米光催化的作用下，分解产生强氧化性的活性物质，本身用后即逝，转化为氧气。杀菌消毒净化区，紫外辐射强度超过10000μW/cm²，仅需不到1秒钟的时间，该强度紫外线对一般细菌病毒具有超过99％的直接杀灭作用；采用活性碳纤维作为纳米光催化剂的载体，解决了由于光催化剂对气态污染物吸附性差，污染物在光催化剂周围聚集浓度低，导致催化效率有限的难题；采用特征波长为185run及254run的复合波长紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源，大大强化纳米光催化去除污染物的效率，达到净化材料原位再生的目的。

纳米光催化中央空气净化单元较好地解决了风阻、紫外灯管的安放、以及纳米光催化效果的发挥等主要技术难题。在保证高效灭菌及降解有机污染物的前提下，不会影响中央空气净化装置的正常运行。

TiO₂+UV-RAY→(h⁺+e^-)

H₂O+h⁺→H⁺+OH^-自由基

O₂+e^-+H⁺→2OH^-自由基

整体净化过程说明：

有害气体先通过粉尘精滤器和细粉静电除尘器滤除较大的灰尘杂物后，再由风机送入高效空气过滤网，滤除较小的颗粒物、细菌等，再进入浸渍活性碳纤维网吸附，污染气体在此被吸附净化，排出经净化后的洁净空气。其中，各层的作用分别是：

粉尘精滤网的作用是滤除体积较大的粉尘；细粉静电除尘网的作用是滤除体积较小的粉尘；高效空气过滤网针对0.3微米以上的微小颗粒、粉尘、细菌、病毒等物质的过滤；光触媒杀菌装置的作用是，净化污浊的有害气体，并与空气中烟尘、灰尘颗粒结合，产生带静电的烟尘、灰尘颗粒，被地面吸引后产生沉降，起到净化作用，不能消除苯、醛等有害气体，低浓度的臭氧可杀灭留存空气中、水中、物体表面的多种使人和动物致病的病菌、病毒、支原体和微生物。超标的臭氧会对人体有害。

本实用新型的优点是：

一、结构简单、成本低廉，把本身具有吸附作用的活性碳纤维作为纳米光催化剂纳米二氧化钛涂层的载体，集活性碳纤维的直接吸附作用及纳米光催化的催化分解作用于一体，利用吸附一转移一催化分解的原理高效快速去除低浓度化学污染物，并达到净化材料原位再生的目的；二、净化能力强，特别适应于多颗粒粉尘的空气净化，并能够有效过滤细菌、病毒等有害物质；三、杀菌净化集于一箱体内，方便维护。四、本装置可在封闭型以及通风型室内进行空气净化，即：春夏无需开空调时使用新风管就能用作通风型的空气净化使用，夏冬时开空调就可使用封闭型的空气净化模式。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为光触媒杀菌装置的结构示意图；

图3为细粉静电除尘器的放大的结构示意图。

图中标记说明

1——进气管               2——排气管

3——室内                 4——风机

5——粉尘精滤器           6——细粉静电除尘器

61——灰尘收集漏斗        62——电晕极

63——高压线              64——集尘极

7——光触媒杀菌装置       71——复合光催化杀菌器

711——活性碳纤维网       712——紫外光灯

72——臭氧发生器          721——高压电极

722、722′——低压电极    723、723′——绝缘介质

8——高效空气过滤网       9——引风支管

10——箱体

具体实施方式

如图1本实用新型的整体结构示意图、图2光触媒杀菌装置的结构示意图和图3细粉静电除尘器的放大的结构示意图所示，一种纳米光催化中央空气净化装置，包括一进气管1和一排气管2，其中，进气管1和排气管2的一端都与室内3连通，在进气管1和排气管2之间设置一箱体10，在箱体10内依次设有粉尘精滤器5、细粉静电除尘器6和光触媒杀菌装置7和风机4，从而形成从室内依次经过进气管1、粉尘精滤器5、细粉静电除尘器6和光触媒杀菌装置7、回到室内3的空气循环净化通道。

所述的光触媒杀菌装置7由复合光催化杀菌器71和臭氧发生器72构成，其中，复合光催化杀菌器71为二层或者二层以上的的活性碳纤维网711，在活性碳纤维网711上涂覆二氧化钛(图中未示)，并在活性碳纤维网711上安装数个紫外光灯712；臭氧发生器72包括高压电极721和低压电极722、722′，并在高压电极721和低压电极722之间设置绝缘介质723，在高压电极721和低压电极722′之间设置绝缘介质723′。

所述的细粉静电除尘器6与光触媒杀菌装置7之间设有一高效空气过滤网8。高效空气过滤网8主要是针对0.3微米以上的微小颗粒、粉尘、细菌、病毒等物质进行有效过滤，在空气进入光触媒杀菌装置7之前再进行一次过滤，起到二次防护的作用。

所述的粉尘精滤器5由多层空气过滤网平行排列构成，每层空气过滤网上设置蜂窝状网孔，其网孔密度为每平方英寸25个蜂窝状网孔。

为了能够向室内引进新鲜空气，所述的进气管1上还设有用于引进新鲜空气的引风支管9。

所述的紫外光灯712为汞灯。

所述的细粉静电除尘器6为，在一灰尘收集漏斗61的上方设置电晕极62，将灰尘收集漏斗61的壁面作为集尘极64，电晕极62连接高压线63。

光触媒杀菌装置7的净化原理说明：

采用特征波长为185nm及254nm的复合波长紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源，实现在线活性氧强化纳米光催化作用，并且产生的低浓度活性氧在纳米光催化的作用下，分解产生强氧化性的活性物质，本身用后即逝，转化为氧气.杀菌消毒净化区，紫外辐射强度超过10000μW/cm²，仅需零点几秒钟时间，该强度紫外线对一般细菌病毒具有超过99％的直接杀灭作用；采用活性碳纤维作为纳米光催化剂的载体，解决了由于光催化剂对气态污染物吸附性差，污染物在光催化剂周围聚集浓度低，导致催化效率有限的难题；采用特征波长为185run及254run的复合波长紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源，大大强化纳米光催化去除污染物的效率，达到净化材料原位再生的目的。

纳米光催化中央空气净化单元较好地解决了风阻、紫外灯管的安放、以及纳米光催化效果的发挥等主要技术难题。在保证高效灭菌及降解有机污染物的前提下，不会影响中央空气净化装置的正常运行。

TiO₂+UV-RAY→(h⁺+e^-)

H₂O+h⁺→H⁺+OH^-自由基

O₂+e^-+H⁺→2OH^-自由基

整体净化过程说明：

有害气体先通过粉尘精滤器5和细粉静电除尘器6滤除较大的灰尘杂物后，再由风机送入高效空气过滤网8，滤除较小的颗粒物、细菌等，再进入浸渍的活性碳纤维网711吸附，污染气体在此被吸附净化，排出经净化后的洁净空气。其中，各层的作用分别是：

粉尘精滤网5的作用是滤除体积较大的粉尘；细粉静电除尘网6的作用是滤除体积较小的粉尘；高效空气过滤网8针对0.3微米以上的微小颗粒、粉尘、细菌、病毒等物质的过滤；光触媒杀菌装置7的作用是，净化污浊的有害气体，并与空气中烟尘、灰尘颗粒结合，产生带静电的烟尘、灰尘颗粒，被地面吸引后产生沉降，起到净化作用，不能消除苯、醛等有害气体，低浓度的臭氧可杀灭留存空气中、水中、物体表面的多种使人和动物致病的病菌、病毒、支原体和微生物。超标的臭氧会对人体有害。

Claims (7)

1.一种纳米光催化中央空气净化装置，通过一进气管和一排气管与室内连通，在进气管和排气管之间设置一箱体，其特征在于：在箱体内依次设有粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置和风机，从而形成从室内依次经过进气管、粉尘精滤器、细粉静电除尘器和光触媒杀菌装置、回到室内的空气循环净化通道。

2.根据权利要求1所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的光触媒杀菌装置由复合光催化杀菌器和臭氧发生器构成，其中，复合光催化杀菌器为二层或者二层以上的的活性碳纤维网，在活性碳纤维网上涂覆二氧化钛层，并在活性碳纤维网上安装数个紫外光灯；臭氧发生器包括高压电极和低压电极，并在高压电极和低压电极之间设置绝缘介质。

3.根据权利要求1所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的细粉静电除尘器与光触媒杀菌装置之间设有一高效空气过滤网。

4.根据权利要求1所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的粉尘精滤器由多层空气过滤网平行排列构成，每层空气过滤网上设置蜂窝状网孔，其网孔密度为每平方英寸25个蜂窝状网孔。

5.根据权利要求1所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的进气管上还设有用于引进新鲜空气的引风支管。

6.根据权利要求2所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的紫外光灯为汞灯。

7.根据权利要求1所述的纳米光催化中央空气净化装置，其特征在于：所述的细粉静电除尘器为，在一灰尘收集漏斗的上方设置电晕极，将灰尘收集漏斗壁面作为集尘极，电晕极连接高压线。

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