CN101371929A - 一种发光二极管为光源的光催化空气净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光二极管为光源的光催化空气净化器，该净化器的壳体下部进气口设有可拆卸、易清洗的阻尘滤网，壳体上部出气口设有可拆卸、易清洗的阻尘滤网；在壳体内部平行设置作为光源的发光二极管阵列和光催化层，所述光催化层是负载在活性炭纤维上的改性二氧化钛光催化剂所构成；该空气净化器光催化层对挥发性有机物同时具有吸附富集和光催化降解的作用，有效提高了光催化降解的效率；采用发光二极管阵列作为光源，克服了紫外灯管光照不均匀的缺点，具有电光转换率高，使用寿命长、时空效率高的特点，发光二极管阵列与光催化层高低排列的设置，利用受热后气体上升的特点，不需风扇即可实现空气有效对流，减少了能耗和简化了装置。

Description

一种发光二极管为光源的光催化空气净化器

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，特别涉及一种基于发光二极管阵列为光源的光催化降解挥发性有机物等有害气体的空气净化器。

背景技术

研究表明，挥发性有机物如苯系物、醛类、酯类、卤代烃等多具有很大的化学毒性和三致作用，室内环境中大部分挥发性有机物的污染水平是室外的5～10倍，有时甚至高达100倍，另外空气中细菌和病毒也危害室内人员的健康，而人大部分时间在室内度过，室内空气质量与人体健康密切相关，因此室内空气中挥发性有机物的去除具有重要的意义。

目前室内空气中VOCs(挥发性有机物)的净化技术主要有换气法、过滤法、吸附法等，上述方法均没有有机物降解和脱毒的功能，而是收集转移，定期更换和清理带来二次污染。

光催化降解技术在这方面具有突出的优点。光激活半导体价带上的光生空穴，光催化氧化法由于光生空穴的强氧化性，如二氧化钛，其电位达3.2v，比臭氧的2.07v高得多，能彻底降解有机污染物，使之完全矿化生成二氧化碳和水，而且作用物几乎没有选择性，所以能使许多难以降解的污染物矿化(无机化)。降解过程可在常温常压下进行，不需要添加化学试剂，无二次污染，操作简便等优点而受到关注。

但室内VOCs浓度较低时，很难有效富集到光催化剂表面进行降解反应，从而不能有效地实现低浓度挥发性有机物的降解脱毒。活性炭纤维(ACF)是一种优质吸附有机物的材料，可吸附低浓度的挥发性有机物，但达到饱和吸附后，必须再生才能恢复其吸附能力，而再生技术设备复杂、运行费用高，而且产生二次污染。

TiO2/ACF光催化能将吸附的有机物氧化降解为二氧化碳和水，并具有杀菌作用，对人体无毒，不需要更换再生，具有良好的应用前景。

现有的光催化空气装置，如中国发明专利ZL200310100485.3、实用新型专利ZL200620054100.3公开的空气净化器，采用的光源是紫外灯及配套的高压电源，存在所占体积较大、光催化层接收光面积不均匀、使用寿命不高，电光转换效率较低等缺点。

实用新型专利ZL200420005893.0公开的汽车用空气净化器，需要风扇强制对流，增加装置的复杂性和能耗，而且使空气在净化室中的停留时间不够长，造成降解不彻底的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于发光二极管为光源的光催化降解挥发性有机物的空气净化器。

本发明通过下述技术方案实现:所述空气净化器包括带有进气口和出气口的壳体，所述的壳体底部设有进气口，壳体上部出气口；在壳体内部交替平行设置作为光源的发光二极管阵列、负载在活性炭纤维上的改性二氧化钛光催化剂构成的光催化层。

为了更好地实现本发明，所述进气口和出气口设有可拆卸、易清洗的隔尘滤网，用于阻隔空气中较大颗粒物和纤维等；为满足降解不同污染程度的空气，所述净化器的内部，可以根据需要设置不同层数的光催化层，光催化层与发光二极管阵列交替平行设置，在每两层光催化之间等距离设置一组发光二极管阵列，距离为0.5～5cm。这样设计可以使该空气净化器光催化层对挥发性有机物同时具有吸附富集和光催化降解的作用，有效提高了光催化降解的效率；采用发光二极管阵列取代紫外灯管作为光源，具有电光转换率高，寿命长、时空效率高的特点，发光二极管阵列和光催化层高低排列，利用受热后气体上升实现空气对流，不需采用风扇强制空气对流，增加了气体在净化室的停留时间，减少了能耗，简化了装置。

本发明还包含了制备光催化剂以及把催化剂负载到多孔导电材料，采用电泳、溶胶-凝胶等方法把所需数量的催化剂固定在多孔导电材料上。本发明促使空气通过光催化层时增加与催化剂接触以使反应充分。

二氧化钛价带与导带间的能级差，决定了其吸收处于近紫外光区，因此，通常光催化剂的光源选用发紫外线的发光二极管，本发明可以通过用二氧化钛进行改性，使吸收光谱移至可见光区，因此也可以选用特定波长的可见光发光二极管。二氧化钛可以经过非金属如氮、金属如铂掺杂改性。

具有微孔结构高表面积的载体，能优先吸附流体中的有机物，使降解效率大大提高。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:该空气净化器对挥发性有机污染物同时具有吸附去除和光催化降解作用，而且二氧化钛经过非金属如氮、金属如铂掺杂后光催化效率会大大提高，可以发光二极管阵列取代紫外灯管作为光催化反应的光源，显著提高了电光转化效率和光源的使用寿命，简化了反应装置，大大提高了空气净化器的时空效率。

按照本发明的反应器适合于从空气中去除有机污染物，可以去除空气中的醛、芳香族之类的有机物、病菌等。

本发明的空气净化器由于具有优良的催化活性和构造设计，因此能广泛用于工业和民用。

本发明的空气净化器能长时间稳定工作。

如上所述，使用本空气净化器具有去除空气中挥发性有机污染物的优点，尽管已经参照某些优选具体实施方式描述了本发明，本领域的技术人员应该认识到，在不偏离本发明精神的范围前提下，本领域的技术人员可以对本发明的空气净化器、其制造方法作出各种改进和变动，因此如果这些改进和变动在所附权利要求和等同物范围内，则本发明包括了这些改进和变动。

该净化器能有效吸附富集并且可以同时原位光催化降解空气中的挥发性有机物，处理时空效率高、能耗低、寿命长的特点。

以下描述的本发明优选工作实例中空气净化器降解空气中挥发性有机污染物的效果。

附图说明

图1是本发明的空气净化器的一种具体实施方式的结构示意图。

本发明的目的和优点可以从下面结合附图对本发明作进一步详细描述中得到更全面的理解。

具体实施方式

可以理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，用于对本发明权利要求书进行进一步的解释。但本发明的实施方式不限于此。

实施例1:

如图1所示，本发明空气净化器包括带有进气口出气口的壳体1、壳体下部设置进气口2，进气口安装有可拆卸、易清洗的隔尘滤网3，壳体上部设置出气口4，出气口安装有可拆卸、易清洗的隔尘滤网3，用于阻隔空气中较大颗粒物和纤维等；为满足降解不同污染程度的空气，所述的净化室内部，可以根据需要设置不同层数的光催化层5，光催化层与发光二极管阵列6平行设置，在每两层光催化之间等距离设置一组发光二极管阵列，距离为0.5～2cm。发光二极管阵列和光催化层高低交错排列，利用受热后气体上升实现空气对流。

实施例2:

如图1所示，本发明空气净化器中的工艺流程如下:发光二极管通电后，气体受热后气流上升，使空气经进气口吸入净化器，空气中较大的颗粒物和纤维等被隔尘滤网过滤除去，净化室内部设置4层高吸附性的改性二氧化钛/活性炭纤维或者分子筛光催化层，每两层光催化层之间设置一组发光二极管阵列，在发光二极管阵列发出的紫外光和可见光的照射下，吸附在光催化层上的污染物进行光催化降解成无毒的物质(二氧化碳、水和简单的无机物)，净化后的空气经出气口直接排出。

Claims (6)

1.一种发光二极管为光源的光催化空气净化器，所述空气净化器包括带有进、出气口的壳体，其特征在于:所述的壳体下部设置有进气口，在壳体上部设置有出气口，在壳体内部设置有交替平行排列的光催化层和发光二极管阵列；所述的光催化层以活性炭纤维负载改性二氧化钛，发光二极管阵列为光催化的光源。

2.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于:所述净化器的进气口和出气口分别安装有隔尘滤网。

3.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于:所述净化器壳体的内部设置有2～10层的光催化层。

4.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于:所述净化器的光催化剂的载体为活性炭纤维或者分子筛。

5.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于:所述光催化层每两层之间设置一发光二极管阵列。

6.如权利要求1所述的空气净化器，其特征在于:所述净化器的光催化层与发光二极管阵列等距离平行设置，距离为0.5～5cm。

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