ITTO20090556A1 - DEVICE FOR PHOTOCATALYTIC AIR PURIFICATION - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:
“DISPOSITIVO PER LA PURIFICAZIONE FOTOCATALITICA DELL'ARIA” "DEVICE FOR PHOTOCATALYTIC AIR PURIFICATION"
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo per la depurazione dell’aria in particolare per ambienti civili ed ad al suo per la purificazione dell’aria da inquinanti gassosa. The present invention relates to a device for air purification in particular for civil environments and to its for the purification of air from gaseous pollutants.
Stato dell’Arte State of the art
La fotocatalisi eterogenea è nota sia dagli anni ‘70 per studi sulla dissociazione fotoindotta dell’acqua. Heterogeneous photocatalysis has been known both from the 1970s for studies on the photoinduced dissociation of water.
Tale tecnica consiste nell’irraggiamento con luce solare o luce artificiale UV con lunghezza d’onda inferiore ai 400 nm di un semiconduttore, generalmente biossido di titanio. This technique consists of irradiation with sunlight or artificial UV light with a wavelength of less than 400 nm of a semiconductor, generally titanium dioxide.
Questo materiale subisce un’eccitazione che permette ad un elettrone della banda di valenza di passare alla banda di conduzione del semiconduttore. La corrispondente cavità h+ può reagire con un gruppo OH adsorbito sulla superficie del semiconduttore per formare radicali idrossilici OH• con forte capacità ossidante. Questi sono capaci di reagire con le molecole organiche, per esempio inquinanti, con conseguente mineralizzazione di questi e formazione di acqua e anidride carbonica. This material undergoes an excitation that allows an electron of the valence band to pass to the conduction band of the semiconductor. The corresponding h + cavity can react with an OH group adsorbed on the semiconductor surface to form OH • hydroxyl radicals with strong oxidizing capacity. These are capable of reacting with organic molecules, for example pollutants, with consequent mineralization of these and the formation of water and carbon dioxide.
Il biossido di titanio esiste in differenti forme cristalline tra cui le principali sono il rutilo, l’anatasio e la brookite. Il rutilo e l’anatasio sono le forme cristalline che manifestano un’attività fotocatalitica. In particolare, l’anatasio è la forma più attiva. Titanium dioxide exists in different crystalline forms, the main ones being rutile, anatase and brookite. Rutile and anatase are the crystalline forms that manifest photocatalytic activity. In particular, anatase is the most active form.
Il biossido di titanio è utilizzato in una grande quantità di prodotti quali ad esempio vernici e cosmetici. La sua fotoattività è utilizzata per la decomposizione di molecole organiche assorbite sulla sua superficie. La fotocatalisi eterogenea mediante biossido di titanio è dunque utilizzata per la purificazione dell’acqua, l’eliminazione di inquinanti, pesticidi, coloranti, batteri, la detossificazione delle acque agricole e industriali e la purificazione dell’aria (deodorizzazione ed eliminazione di gas nocivi) e come agente per la pulizia di oggetti o edifici esterni esposti alle intemperie. Titanium dioxide is used in a large number of products such as paints and cosmetics. Its photoactivity is used for the decomposition of organic molecules absorbed on its surface. Heterogeneous photocatalysis using titanium dioxide is therefore used for water purification, the elimination of pollutants, pesticides, dyes, bacteria, the detoxification of agricultural and industrial water and the purification of the air (deodorization and elimination of harmful gases) and as an agent for cleaning external objects or buildings exposed to the elements.
Sono noti numerosi dispositivi per la purificazione dell’aria e/o deodorizzazione comprendenti un filtro fotocatalitico a base di biossido di titanio. Tali dispositivi possono avere sia funzione strutturale che architettonica. Numerous devices are known for air purification and / or deodorization including a photocatalytic filter based on titanium dioxide. Such devices can have both a structural and an architectural function.
Sono noti, ad esempio, da JP09084866, EP993859, JP2000-334448, JP10249166, JP2001-293336, JP2002-295874, JP2001-218820 dispositivi in cui viene ottimizzato l’utilizzo delle radiazioni UV, ad esempio grazie all’ottimizzazione della geometria e della disposizione all’interno del dispositivo del supporto del fotocatalizzatore e delle lampade o mediante l’aumento dell’efficacia della lampada UV. For example, from JP09084866, EP993859, JP2000-334448, JP10249166, JP2001-293336, JP2002-295874, JP2001-218820 devices in which the use of UV radiation is optimized, for example thanks to the optimization of geometry and arrangement of the photocatalyst holder and lamps inside the device or by increasing the effectiveness of the UV lamp.
JP2002-083511 e JP2002-035599 descrivono dispositivi che permettono l’utilizzo di lampade che emettono radiazioni nello spettro del visibile. JP2002-083511 and JP2002-035599 describe devices that allow the use of lamps that emit radiation in the visible spectrum.
Infine è noto da EP1667785 un dispositivo per la purificazione dell’aria integrato all’interno di una parete con funzione architettonica. Finally, from EP1667785 an air purification device integrated within a wall with an architectural function is known.
Svantaggiosamente, per tale dispositivo così come per tutti i dispositivi finora illustrati nell’arte, le operazioni di manutenzione sono molto complesse in particolare quelle relative alla rigenerazione periodica del fotocatalizzatore. Inoltre tali dispositivi sono spesso ingombranti e molto pesanti e questo non ne permette un facile spostamento da parte dell’utilizzatore finale. Disadvantageously, for this device as well as for all the devices so far illustrated in the art, the maintenance operations are very complex, in particular those relating to the periodic regeneration of the photocatalyst. Furthermore, these devices are often bulky and very heavy and this does not allow easy movement by the end user.
Alla luce di quanto appena evidenziato, risulterà chiara la necessità di trovare un dispositivo per la purificazione dell’aria che consenta una facile manutenzione, che sia leggero e di piccole dimensioni in modo da consentirne la portabilità all’utilizzatore. In the light of what has just been highlighted, the need to find an air purification device that allows easy maintenance, which is light and small in size so as to allow portability to the user, will become clear.
Secondo la presente invenzione tale scopo viene raggiunto mediante un dispositivo secondo la rivendicazione 1. According to the present invention, this object is achieved by means of a device according to claim 1.
In particolare, secondo il trovato, il dispositivo per la purificazione fotocatalitica dell’aria comprende un involucro provvisto almeno di un’apertura di ingresso per l’aria da purificare e di almeno un’apertura di uscita per l’aria purificata, atto a contenere almeno una sorgente di radiazioni luminose aventi lunghezza d’onda inferiore a 400 nm e mezzi fotocatalizzatori disposti all’interno dell’involucro e portati da una struttura di supporto. Il dispositivo è stato studiato in modo che la sorgente di radiazioni luminose resti in posizione fissa rispetto all’involucro. Inoltre la struttura di supporto è rimovibile dall’involucro esterno per consentire agevolmente le operazioni di manutenzione. In particular, according to the invention, the device for the photocatalytic purification of the air comprises a casing provided at least with an inlet opening for the air to be purified and with at least one outlet opening for the purified air, able to contain at least one source of light radiations having a wavelength lower than 400 nm and photocatalyst means arranged inside the envelope and carried by a support structure. The device has been designed so that the light radiation source remains in a fixed position with respect to the casing. In addition, the support structure is removable from the outer casing to allow easy maintenance operations.
Il dispositivo è inoltre provvisto di almeno un elemento di ventilazione che permette la circolazione dell’aria all’interno dell’involucro. The device is also equipped with at least one ventilation element that allows air to circulate inside the enclosure.
Secondo la presente invenzione viene inoltre fornito l’uso di tale dispositivo per la purificazione dell’aria da composti in fase gassosa secondo la rivendicazione 10. According to the present invention, the use of this device is also provided for the purification of air from compounds in the gaseous phase according to claim 10.
In particolare, il dispositivo secondo la presente invenzione permette la purificazione dell’aria da almeno un composto in forma di gas selezionato nel gruppo costituito da composti organici ossigenati ad esempio alcoli, aldeidi, chetoni, acidi ed esteri; idrocarburi aromatici ed alifatici saturi ed insaturi; composti organici alogenati. In particular, the device according to the present invention allows the purification of the air from at least one compound in the form of a gas selected from the group consisting of oxygenated organic compounds such as alcohols, aldehydes, ketones, acids and esters; saturated and unsaturated aromatic and aliphatic hydrocarbons; halogenated organic compounds.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following description of a non-limiting example of implementation thereof, carried out with reference to the figures of the annexed drawings, in which:
- Figura 1: è una vista prospettica del dispositivo dell’invenzione; - Figure 1: is a perspective view of the device of the invention;
- Figura 2: è una vista prospettica esplosa del dispositivo dell’invenzione. - Figure 2: is an exploded perspective view of the device of the invention.
Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo per la purificazione fotocatalitica dell’aria comprendente un involucro 2 provvisto di un’apertura di ingresso 3 per l’aria da purificare ed un’apertura di uscita 4 per l’aria purificata. All’interno dell’involucro 2 sono inseriti mezzi fotocatalizzatori portati da una struttura di supporto 6. In particolare tale struttura di supporto 6 è composta da una pluralità di elementi di supporto 6a e 6b, ad esempio lastre piane di metallo, smontabili tra loro in modo che la sorgente di radiazioni luminose 5 resti in posizione fissa rispetto all’involucro 2. With reference to Figures 1 and 2, 1 indicates as a whole a device for the photocatalytic purification of the air comprising a casing 2 provided with an inlet 3 for the air to be purified and an outlet 4 for purified air. Inside the casing 2 photocatalyst means carried by a support structure 6 are inserted. In particular, this support structure 6 is composed of a plurality of support elements 6a and 6b, for example flat metal plates, which can be disassembled from each other in so that the light radiation source 5 remains in a fixed position with respect to the casing 2.
Inoltre tali elementi di supporto 6a e 6b sono rivestiti con un film di fotocatalizzatore, preferibilmente ossido di titanio. Furthermore, said support elements 6a and 6b are coated with a photocatalyst film, preferably titanium oxide.
Come illustrato in Figura 2, gli elementi 6a e 6b sono provvisti in una loro porzione terminale, rispettivamente 7a e 7b, di almeno una sede, rispettivamente 8a e 8b atta ad accoppiarsi vicendevolmente con la sede dell’altro elemento. As shown in Figure 2, the elements 6a and 6b are provided in their terminal portion, respectively 7a and 7b, with at least one seat, respectively 8a and 8b suitable for mutually coupling with the seat of the other element.
In particolare il primo elemento di supporto 6a, disposto nelle Figure 1 e 2 orizzontalmente, è provvisto nella sua porzione 7a terminale di una pluralità di sedi 8a (nella figura 1 tali sedi sono 4 di cui solo due mostrate nella figura 2). Il primo elemento 6a ed il secondo elemento 6b sono accoppiabili in modo che la porzione 7a impegni la sede 8b e che la porzione 7b impegni la sede 8a. In particular, the first support element 6a, arranged horizontally in Figures 1 and 2, is provided in its terminal portion 7a with a plurality of seats 8a (in Figure 1 these seats are 4 of which only two are shown in Figure 2). The first element 6a and the second element 6b can be coupled so that the portion 7a engages the seat 8b and that the portion 7b engages the seat 8a.
Una volta terminato il montaggio, il secondo elemento di supporto 6b risulta disposto ortogonalmente rispetto al primo elemento di supporto 6a. Once assembly is complete, the second support element 6b is arranged orthogonally with respect to the first support element 6a.
L’involucro 2 può essere provvisto di scanalature 10 nella sua parete interna per consentire l’inserimento della struttura di supporto 6 per scorrimento. Questo permette dunque un facile posizionamento ed una altrettanto facile estrazione della struttura di supporto 6. The casing 2 can be provided with grooves 10 in its internal wall to allow the insertion of the support structure 6 for sliding. This therefore allows easy positioning and an equally easy extraction of the support structure 6.
Il posizionamento degli elementi di supporto 6a e 6b all’interno dell’involucro 2 genera due file di tre canali 11 sovrapposti nei quali in uso viene fatta passare l’aria da purificare. The positioning of the support elements 6a and 6b inside the casing 2 generates two rows of three overlapping channels 11 in which the air to be purified is passed in use.
All’interno di ogni canale 11 è presente almeno una sorgente di radiazioni luminose 5 disposta longitudinalmente lungo l’asse principale del dispositivo e fissa rispetto all’involucro 2. La sorgente di radiazioni luminose 5 emette radiazioni aventi lunghezza d’onda inferiore a 400 nm, preferibilmente inferiore a 360 nm, e può essere ad esempio una lampada di Wood. Inside each channel 11 there is at least one light radiation source 5 arranged longitudinally along the main axis of the device and fixed with respect to the casing 2. The light radiation source 5 emits radiation having a wavelength lower than 400 nm , preferably less than 360 nm, and can be for example a Wood lamp.
Il dispositivo 1 è inoltre dotato di almeno un elemento di ventilazione (non illustrato nelle Figure) in grado di consentire la circolazione dell’aria all’interno dell’involucro 2. The device 1 is also equipped with at least one ventilation element (not shown in the Figures) capable of allowing the circulation of air inside the enclosure 2.
Preferibilmente, l’involucro esterno 2 e la struttura di supporto 6 sono realizzati in un materiale scelto in modo che non sia soggetto a degradazione quando il dispositivo è in uso e che non reagisca con il fotocatalizzatore o non ne causi la disattivazione. Deve inoltre essere un materiale facilmente lavorabile in lastre e che comporti costi contenuti. L’involucro può così essere ottenuto ad esempio per semplice formatura da un nastro metallico opportunamente ripiegato. Il materiale viene quindi preferibilmente selezionato tra leghe ferrose, ad esempio acciaio legato con elevati tenori di Ni e Cr, acciaio, acciaio inossidabile e leghe leggere a base di alluminio o titanio. Preferably, the outer casing 2 and the support structure 6 are made of a material chosen so that it is not subject to degradation when the device is in use and that it does not react with the photocatalyst or cause its deactivation. It must also be a material that can be easily processed in sheets and that involves low costs. The envelope can thus be obtained, for example, by simple forming from a suitably folded metal strip. The material is therefore preferably selected from ferrous alloys, for example alloy steel with high Ni and Cr content, steel, stainless steel and light alloys based on aluminum or titanium.
Vantaggiosamente l’uso di questi materiali rende il dispositivo dell’invenzione leggero e maneggevole consentendone la portabilità all’utilizzatore finale. Advantageously, the use of these materials makes the device of the invention light and easy to handle, allowing portability to the end user.
Al fine di ottimizzare la resa del dispositivo ed in particolare per incrementare l'attività fotocatalitica dell’ossido di titanio, la superficie interna 12 dell’involucro esterno 2 è una superficie riflettente. In tal modo le radiazioni luminose provenienti dalla sorgente 5 vengono riflesse dalla struttura di supporto 6 potenziando la capacità fotocatalitica del fotocatalizzatore. In order to optimize the performance of the device and in particular to increase the photocatalytic activity of titanium oxide, the internal surface 12 of the external envelope 2 is a reflective surface. In this way the light radiations coming from the source 5 are reflected by the support structure 6, enhancing the photocatalytic capacity of the photocatalyst.
Alternativamente, la superficie interna 12 dell’involucro esterno 2 è a sua volta rivestita con un film di fotocatalizzatore. Alternatively, the internal surface 12 of the external envelope 2 is in turn coated with a photocatalyst film.
Vantaggiosamente, il dispositivo dell’invenzione può essere smontato facilmente per le operazioni di manutenzione. In particolare, il manutentore quando si rende necessaria la rigenerazione del fotocatalizzatore o la sostituzione di una lampada, può semplicemente rimuovere gli elementi di supporto portanti il fotocatalizzatore da rigenerare dall’involucro e sostituirli con elementi di supporto portanti il fotocatalizzatore rigenerato o sostituire la lampada con una nuova. Advantageously, the device of the invention can be easily disassembled for maintenance operations. In particular, when it is necessary to regenerate the photocatalyst or replace a lamp, the maintenance technician can simply remove the support elements carrying the photocatalyst to be regenerated from the casing and replace them with support elements carrying the regenerated photocatalyst or replace the lamp with a new.
Le operazioni di preparazione dell’elemento di supporto per la deposizione del fotocatalizzatore comprendono una fase di abrasione superficiale seguita da una fase di sonicazione per sgrassare in profondità il supporto. Al termine di queste operazioni, il supporto viene immerso in una sospensione liquida di polveri di fotocatalizzatore e poi sottoposto ad un ciclo termico. Queste operazioni vengono ripetute più volte fino ad ottenere la deposizione di una quantità desiderata di fotocatalizzatore. The operations of preparation of the support element for the deposition of the photocatalyst include a phase of surface abrasion followed by a sonication phase to deeply degrease the support. At the end of these operations, the support is immersed in a liquid suspension of photocatalyst powders and then subjected to a thermal cycle. These operations are repeated several times until the deposition of a desired quantity of photocatalyst is obtained.
Il dispositivo dell’invenzione trova dunque applicazione per la purificazione dell’aria da almeno un composto in forma di gas selezionato nel gruppo costituito da composti organici ossigenati, come ad esempio alcoli, aldeidi, chetoni, acidi ed esteri; idrocarburi aromatici ed alifatici saturi ed insaturi; composti organici alogenati. The device of the invention therefore finds application for the purification of air from at least one compound in the form of a gas selected from the group consisting of oxygenated organic compounds, such as alcohols, aldehydes, ketones, acids and esters; saturated and unsaturated aromatic and aliphatic hydrocarbons; halogenated organic compounds.
In particolare, grazie alle ridotte dimensioni ed al peso contenuto è utilizzabile per la purificazione dell’aria in ambienti civili anche in una forma di realizzazione trasportabile facilmente dall’utilizzatore finale. In particular, thanks to its small size and low weight, it can be used for air purification in civil environments even in an embodiment that can be easily transported by the end user.
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ID=41426395
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| IT000556A ITTO20090556A1 (en) | 2009-07-22 | 2009-07-22 | DEVICE FOR PHOTOCATALYTIC AIR PURIFICATION |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITTO20090556A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000078368A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Select Design Ltd. | Air purifier |
| WO2001070396A2 (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-27 | Speer Samuel E | Photolytic and photocatalytic reaction enhancement device |
| WO2005014053A2 (en) * | 2003-06-16 | 2005-02-17 | University Of Florida | Photoelectrochemical air disinfection |
| WO2009017725A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Ecoquest International, Inc. | Method and device for purifying ambient air and surfaces |
-
2009
- 2009-07-22 IT IT000556A patent/ITTO20090556A1/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000078368A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | Select Design Ltd. | Air purifier |
| WO2001070396A2 (en) * | 2000-03-22 | 2001-09-27 | Speer Samuel E | Photolytic and photocatalytic reaction enhancement device |
| WO2005014053A2 (en) * | 2003-06-16 | 2005-02-17 | University Of Florida | Photoelectrochemical air disinfection |
| WO2009017725A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Ecoquest International, Inc. | Method and device for purifying ambient air and surfaces |
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