CN203886413U - 一种流化TiO2光催化氧化型空气净化器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，包括：进风口、流化床反应室、出风口、风机及包围所述流化床反应室的外壳；流化床反应室位于进风口与出风口之间，风机使空气从进风口进入，经过流化床反应室，从出风口流出；流化床反应室包括：光催化剂颗粒、承载装置和紫外灯，光催化剂颗粒在风机工作时为悬浮状态，承载装置在风机停止工作时承托光催化颗粒，紫外灯在风机工作时照射光催化剂颗粒。上述空气净化器利用流化床原理，通过控制风机的功率，使风机工作时作用在光催化剂颗粒上的浮力与颗粒的重力相平衡，从而使整个流化床反应室内充满处于悬浮流化状态的光催化剂颗粒，大大增加了光催化剂颗粒与空气中污染物的接触面积，有效地提高了污染物去除率。

Description

一种流化TiO2光催化氧化型空气净化器

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，更具体地说，涉及一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器。 

背景技术

空气净化器能够吸附、过滤、分解或转化各种空气污染物(如：PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛和甲苯之类的装修污染、细菌、病毒、过敏原等)，有效提高空气清洁度，解决由于装修等原因导致的室内、地下空间、车内空气污染问题。 

目前，空气净化器处理空气污染物主要采取的方式有：吸附、过滤、静电除尘、光催化等。其中，光催化技术能够将污染物降解，且具有反应条件温和、能耗低、减少二次污染等优点，在空气净化领域有着重要的意义。 

光催化技术的基本原理是：光催化剂(如：二氧化钛)在一定波长的光线(如：紫外光)照射下受激生成电子-空穴对，空穴能够分解光催化剂表面吸附的水，产生高活性的氢氧自由基，电子使周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化-还原作用，降解光催化剂表面的各种污染物、杀灭细菌和病毒，产生无污染的二氧化碳和水。 

但是，在实际应用过程中发现，现有技术中集成了光催化技术的空气净化器去除污染物的效率并不高。 

实用新型内容

本实用新型提供了一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，以提高空气净化器的污染物去除率。 

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案： 

一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，包括：进风口、流化床反应室、出风口、风机以及包围所述流化床反应室的外壳； 

所述流化床反应室位于所述进风口与出风口之间，所述风机使空气从所述进风口进入，经过所述流化床反应室，从所述出风口流出； 

其中，所述流化床反应室包括：光催化剂颗粒、承载装置和紫外灯，所述光催化剂颗粒在所述风机工作时为悬浮状态，所述承载装置在所述风机停止工作时承托所述光催化颗粒，所述紫外灯在所述风机工作时照射所述光催化剂颗粒。 

优选的，所述光催化剂颗粒为二氧化钛颗粒。 

优选的，还包括，设置在所述外壳的内壁上的活性炭纤维。 

优选的，所述承载装置为活性炭纤维承载装置。 

优选的，还包括：设置于所述承载装置与进风口之间的粗过滤网，所述粗过滤网的孔径为0.3cm～0.5cm，包括端点值。 

优选的，还包括：设置于所述粗过滤网与承载装置之间的至少一层活性炭纤维过滤网。 

优选的，还包括：设置于所述流化床反应室与出风口之间的至少一层活性炭纤维过滤网。 

优选的，还包括：紧邻所述出风口朝向所述流化床反应室的一侧设置的至少一层HEPA过滤网。 

优选的，还包括：设置于所述进风口外部的360度进风网，所述360度进风网为尼龙过滤网。 

优选的，所述进风口风速为0.7m/s-1.2m/s，包括端点值，所述光催化剂颗粒的粒径的量级为纳米量级。 

与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案至少具有以下优点： 

本实用新型所提供的空气净化器，具有流化床反应室，其内设置有颗粒状的光催化剂和紫外灯，利用流化床原理，通过控制风机的功率，使风机工作时作用在光催化剂颗粒上的浮力与颗粒的重力相平衡，从而使整个流化床反应室内充满处于悬浮流化状态的光催化剂颗粒。当空气流经流化床反应室时，会充分与光催化剂接触，在紫外灯的照射下，空气中的污染物被降解。 可见，本实用新型中由于光催化剂颗粒为悬浮流化状态，因此大大增加了与空气中污染物的接触面积，从而有效地提高了污染物去除率。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为本实用新型所提供的空气净化器的剖面结构图。 

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中集成了光催化技术的空气净化器去除污染物的效率较低。发明人研究发现，造成这种缺陷的主要原因是：现有技术中光催化剂通常为块状，或者固定在某些区域上，这就造成只有光催化剂周围的污染物能够被降解，而从其它距离光催化剂较远的区域流通的空气中的污染物，由于还未来得及接触光催化剂就已经被抽走，因此并不能被光催化降解，从而导致现有技术中的空气净化器去除甲苯、甲醛等污染物的效率较低。 

基于此，本实用新型提供了一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，包括：进风口、流化床反应室、出风口和风机；所述流化床反应室位于所述进风口与出风口之间，所述风机使空气从所述进风口进入，经过所述流化床反应室，从所述出风口流出；其中，所述流化床反应室包括：光催化剂颗粒、承载装置和紫外灯，所述光催化剂颗粒在所述风机工作时为悬浮状态，所述承载装置在所述风机停止工作时承托所述光催化颗粒，所述紫外灯在所述风机工作时照射所述光催化剂颗粒。 

本实用新型所提供的空气净化器内部设置有颗粒状的光催化剂，利用流化床原理，通过控制风机的功率，使风机工作时作用在光催化剂颗粒上的浮 力与颗粒的重力相平衡，从而使整个流化床反应室内充满处于悬浮流化状态的光催化剂颗粒。当空气流经流化床反应室时，会充分与光催化剂接触，从而大大增加了与空气中污染物的接触面积，有效地提高了污染物去除率。 

以上是本实用新型的核心思想，为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。 

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。 

其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。 

本实用新型实施例提供了一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，如图1所示，包括：进风口10、流化床反应室11、出风口12、风机(图中未示出)以及包围所述流化床反应室的外壳13。 

其中，流化床反应室11位于进风口10与出风口12之间，包括：光催化剂颗粒111、承载装置112和紫外灯113，光催化剂颗粒111在风机工作时为悬浮状态，承载装置112在风机停止工作时承托光催化颗粒111，紫外灯在风机工作时照射光催化剂颗粒111。其中，外壳13可以保护流化床反应室11的内部结构，阻挡灰尘进入反应室内部。 

风机工作时会在空气净化器内部产生一压差，使空气从进风口10进入，经过流化床反应室11，从出风口12流出。 

下面对本实施例所提供的空气净化器的工作原理进行具体描述： 

开启风机，使风机工作于特定功率下，并打开紫外灯113，此时风机在空气净化器内部形成一压差，在该压差的作用下，空气从进风口10进入净化器 其内部，并流向流化床反应室； 

与此同时，在风机所形成的压差的作用下，原来沉积在承载装置112上的光催化剂颗粒111向流化床反应室的各个区域运动，光催化剂颗粒111此时受到压差的作用力(可称为浮力)和自身重力的共同作用，由于风机的功率是根据光催化剂颗粒的重力相应设定的，因此可使浮力与重力相平衡，最终使光催化剂颗粒111处于悬浮状态，并布满整个流化床反应室，光催化剂颗粒111的这种状态即为流化状态，使光催化剂颗粒处于流化状态的环境即为流化床； 

当空气通过流化床反应室11时，与悬浮在反应室内的光催化剂111充分接触，在紫外灯的照射下，发生光催化反应，从而将空气中的有机物(如：甲苯、甲醛等)降解； 

被净化后的空气最终通过出风口12流出净化器，风机不停运转，将空气吸入净化器内进行净化然后释放，如此循环，从而达到有效净化室内空气的目的。 

需要说明的是，为了形成流化床环境，使作用在光催化剂颗粒111上的浮力与重力相平衡，并且由于浮力与风机的风速直接相关，因此风机的功率需根据光催化剂颗粒111的重力提前计算并设定好。 

本实施例所提供的空气净化器在工作时，由于光催化剂为颗粒状，且散布于反应室的各个区域，因此相对于现有技术，空气中的污染物与光催化剂的接触面积大大增加，使得污染物能够被更充分的降解，有效提高了污染物去除率。 

本实施例中，对所采用的光催化剂颗粒111的具体材料并不限定，优选的可为二氧化钛颗粒。需要说明的是，二氧化钛具有可再生的特性，在长时间使用后，可将二氧化钛从空气净化器中取出，置于阳光下暴晒，即可恢复其催化功能，可见选用二氧化钛作为光催化剂具有绿色环保、节约成本的优点。 

一般情况下，风机的功率越大，即进风口的风速越大，光催化剂颗粒的粒径也要相应的增大。进风口的风速越大，空气净化的速度越快，但是，空 气污染物在流化床反应室停留的时间越短，容易导致空气污染物与光催化剂颗粒的反应不充分。同时，光催化剂颗粒的粒径越大，比表面积就越小，空气污染物与光催化剂颗粒的接触面积越小，也容易导致气污染物与光催化剂颗粒的反应不充分。 

本实施例中优选所述进风口风速为0.7m/s-1.2m/s，包括端点值，并且，为了进一步增大光催化剂颗粒111与空气的接触面积，可适当减小光催化剂颗粒111的粒径，本实施例中光催化剂颗粒111的粒径的量级优选为纳米量级。更优选的，所述进风口风速为1m/s，光催化剂颗粒111的粒径在10nm-30nm之间。 

其中，为了创造良好的光催化条件，本实施例中的紫外灯113所发出的紫外线的波长优选的可小于或等于387nm。 

在本实用新型其它实施例中，还可在外壳13处于流化床反应室11区域的内壁上设置活性炭纤维14，以吸附空气中的PM2.5、粉尘、花粉等小颗粒。 

本实施例中对空气净化器的整体形状(即外壳13的形状)并不限定，可为箱状、筒状等。 

以外壳13为筒状结构为例，流化床反应室11的长度(即外壳13处于流化床反应室11区域的长度)优选的可为30cm～40cm，包括端点值，直径优选的可为20cm～30cm，包括端点值。 

需要说明的是，流化床反应室11的长度过短可能会使污染物的降解时间过短，降低污染物去除率，流化床反应室11的长度过长可能造成材料的浪费、成本的损失，因此流化床反应室11的长度和直径可根据该空气净化器的使用空间的大小和空气质量情况进行合理设计。 

为了使光催化颗粒111能够被紫外光充分的照射，本实施例中的紫外灯113优选设置在流化床反应室11的中部区域，并沿流化床反应室11长度方向延伸。该紫外灯113可以为圆柱形的紫外线灯管。除此之外，紫外灯113还可设置在流化床反应室的边缘区域或其他区域，本案对此不做过多限制。 

同时，还可根据流化床反应室11直径的大小，适当的设置紫外灯113的 数量。若流化床反应室11的直径较大，可设置多个紫外灯，以使反应室内各个区域的光催化颗粒111被充分照射。 

本实施例中，紫外灯113还可为其它结构，如圆饼状结构、长条盘绕结构等；紫外灯113的设置位置也并不限定于流化床反应室11两个端面之间，其还可设置于流化床反应室11的承载装置112上，或者流化床反应室11的与承载装置112相对的端面上，或者流化床反应室11的侧壁上等。 

由于空气进入流化床反应室11需流经承载装置112，因此承载装置112需能够透气，所述承载装置112优选为平面网状结构。 

为了使光催化剂颗粒111不至于从承载装置112的网孔中漏掉，承载装置112的网孔的孔径优选的小于光催化剂颗粒111的粒径。 

承载装置112优选的可采用活性炭纤维制作，从而使承载装置112在具有承载光催化剂颗粒111的功能的基础上，还具有一定的吸附PM2.5、粉尘等小颗粒的功能。 

为了防止空气中较粗大的污染物(如：毛发、大的灰尘颗粒、碎纸屑等)堵塞承载装置112、活性炭纤维等小孔径的网状结构，优选的还可在承载装置112与进风口10之间设置粗过滤网15，所述粗过滤网15的孔径优选的可为0.3cm～0.5cm，包括端点值。 

还可在粗过滤网15与承载装置112之间设置至少一层活性炭纤维过滤网(图中未示出)，以进一步吸附去除空气中的PM2.5、粉尘、烟尘、花粉等污染物。 

本实施例中，还可以在流化床反应室11与出风口12之间设置至少一层HEPA(High Efficiency Particulate Air Filter，高效空气净化)过滤网17，即在紧邻出风口12朝向所述流化床反应室的一侧的位置设置至少一层HEPA过滤网，以进一步过滤空气中的小颗粒，去除污染物。 

更优选的，在本实用新型其它实施例中，还可在流化床反应室11与出风口12之间设置至少一层活性炭纤维过滤网16，以在空气中的甲醛、甲苯、病毒、细菌等污染物被降解后进一步吸附空气中的PM2.5、粉尘、烟尘、花粉等小颗粒，同时防止悬浮的光催化剂颗粒111从流化床反应室11中运动出来。 

另外，优选的还可在活性炭纤维过滤网16与出风口12之间设置至少一层HEPA过滤网17，换句话说，在紧邻出风口12朝向所述流化床反应室的一侧的位置设置至少一层HEPA过滤网17，同时在流化床反应室11和HEPA过滤网17之间设置至少一层活性炭纤维过滤网16，以达到进一步过滤空气中的小颗粒，去除污染物的同时进一步吸附空气中的PM2.5、粉尘、烟尘、花粉等小颗粒的作用。 

本实施中，为了增大进风口10的空气进入量，并在空气进入的同时滤掉空气中粗大的物体(如：毛发、碎纸屑等)，优选的可在进风口10外部设置一360度进风网，该360度进风网为优选为尼龙过滤网，可利用一支撑架支撑该360度进风网。 

本实施例对风机的设置位置并不限定，其可位于进风口10一端，也可位于出风口12一端，或者其它位置。 

另外，本实施例所提供的空气净化器可根据需要设置成落地式、悬挂式、挂墙式等，在此并不限定。 

虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。 

Claims (10)

1.一种流化TiO₂光催化氧化型空气净化器，其特征在于，包括：进风口、流化床反应室、出风口、风机以及包围所述流化床反应室的外壳； 

所述流化床反应室位于所述进风口与出风口之间，所述风机使空气从所述进风口进入，经过所述流化床反应室，从所述出风口流出； 

其中，所述流化床反应室包括：光催化剂颗粒、承载装置和紫外灯，所述光催化剂颗粒在所述风机工作时为悬浮状态，所述承载装置在所述风机停止工作时承托所述光催化颗粒，所述紫外灯在所述风机工作时照射所述光催化剂颗粒。 

2.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述光催化剂颗粒为二氧化钛颗粒。 

3.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，还包括，设置在所述外壳的内壁上的活性炭纤维。 

4.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述承载装置为活性炭纤维承载装置。 

5.根据权利要求4所述的空气净化器，其特征在于，还包括：设置于所述承载装置与进风口之间的粗过滤网，所述粗过滤网的孔径为0.3cm～0.5cm，包括端点值。 

6.根据权利要求5所述的空气净化器，其特征在于，还包括：设置于所述粗过滤网与承载装置之间的至少一层活性炭纤维过滤网。 

7.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，还包括：设置于所述流化床反应室与出风口之间的至少一层活性炭纤维过滤网。 

8.根据权利要求1或7所述的空气净化器，其特征在于，还包括：紧邻所述出风口朝向所述流化床反应室的一侧设置的至少一层HEPA过滤网。 

9.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，还包括：设置于所述进风口外部的360度进风网，所述360度进风网为尼龙过滤网。 

10.根据权利要求1所述的空气净化器，其特征在于，所述进风口风速为0.7m/s-1.2m/s，包括端点值，所述光催化剂颗粒的粒径的量级为纳米量级。