CN112807994A - 用于空气治理的纳米吸收处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明首先提供用于空气治理的纳米吸收处理装置，以解决传统光催化装置存在的催化环境条件难以控制，体积较大难以满足市场使用的问题,包括多个膜片形状的多孔金属板呈环状分布，使得各多孔金属板一侧面倾斜朝向中心处的结构，多个所述多孔金属板集合形成对一多孔金属板成环状分布的区域，在净化过程中利用冷却仓内的冷却液的较低温度实现对多孔金属板的有效降温，当上述装置工作时，由于多孔金属板与冷却仓接触面积大，因此多孔金属板表面温度也较低于外界环境温度，当外界环境中空气经抽风扇缓慢抽至多孔金属板表面时，会在多孔金属板表面形成少量的冷凝水形成的水膜，制造形成半导体纳米材料催化的湿度环境。
Description
技术领域
本发明涉及光催化装置，特别涉及用于空气治理的纳米吸收处理装置。
背景技术
纳米半导体材料具有很好的光催化效果，也称光触媒技术。具体是将附着在有效介质上的纳米颗粒通过特定光源的照射，与周围的水、空气中的氧发生作用后产生具有极强的氧化性。实现在室温下将空气或水中的有机污染物和部分无机污染物予以光解消除，将其直接分解成无害无味的物质，并能破坏细菌的细胞壁，杀灭细菌，从而达到对污水、废气的处理和杀菌目的技术。
TiO2是一种N型半导体材料，其能带结构是不连续的，通常情况下是由一个充满电子的低能级价带(VB)和一个空的高能级导带(CB)构成，它们之间被禁带隔开。TiO2的禁带宽度为3.2eV，当用能量大于或等于其禁带宽度的人射光，也就是波长小于或等于387.5nm的光照射时，其价带上的电子被激发，越过禁带进入导带产生高能电子(e-)和空穴(h+)，在电场的作用下，电子和空穴发生分离并分别迁移到TiO2粒子表面的不同位置，与吸附在TiO2表面的OH-、H2O和O2等发生一系列的反应产生高活性的自由基，与吸附在TiO2粒子表面的有机物和部分无机物发生氧化还原反应，最终生成CO2、H2O和一些无害的无机离子。
因此将二氧化钛作为催化剂用于空气治理有着极为广阔的应用前景，但是二氧化钛在光触媒使用时可见光催化效率极低，因此在将二氧化钛应用时存在较大的技术难度。近年来为了实现二氧化钛在可见光照射下实现高效率的催化效果，众多学者和机构投入了巨大的精力用于研究改性的二氧化钛，例如添加金属氧化物、稀土元素等手段，但是至今收效甚微。
现有的通过多孔载体负载二氧化钛粒子实现光触媒效果的装置，其较小空间内如何实现多孔载体的集合，以及如何提高并保持多孔载体的二氧化钛催化效果始终具有难度。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明首先提供用于空气治理的纳米吸收处理装置，以解决传统光催化装置存在的催化环境条件难以控制，体积较大难以满足市场使用的问题。
其技术方案为，包括多个膜片形状的多孔金属板呈环状分布，使得各多孔金属板一侧面倾斜朝向中心处的结构，多个所述多孔金属板集合形成对一多孔金属板成环状分布的区域，各所述多孔金属板上设有三维连通的孔隙，所述的空隙被配置为通过化学沉淀方法沉积偏钛酸，并通过煅烧形成附着于多孔金属板表面的二氧化钛粒子层；各所述多孔金属板的另一侧面与壳体内侧面围设形成间隔的多个用于冷凝装置布置的空腔；还包括位于多孔金属板环状区域中心的处的棒状结构的UV光源，实现各所述多孔金属板通过倾斜朝向环状中心的侧面接收紫外线照射的结构；所述壳体将所述多孔金属板、UV光源与外界隔绝；所述壳体设有用于气体进出的进气口、出气口，所述进气口被配置为包括强制空气进去的抽风扇；各所述空腔形成用于盛装冷却液的密封结构，形成空气在各多孔金属板表面形成冷凝水构成的水膜的结构。
在上述或一些实施例中，各所述多孔金属板为矩形状结构，且相邻多孔金属板朝向中心处一端相交并固定连接，朝向外侧方向的夹角形成空腔的空间结构。
在上述或一些实施例中，所述冷凝装置还包括位于各所述空腔上方的环状结构的分配仓，所述分配被配置设有用于储备液体的环状的腔体，还包括与各所述空腔连通的分液口，还包括位于分配仓一侧或上端的加液口，还包括与所述壳体内侧面一体成型的与各相邻多孔金属板夹角形成的空间匹配的冷却仓，所述冷却仓用于储存冷却液，所述冷却仓的外壁与对应位置处的多孔金属板外侧面紧密接触。
在上述或一些实施例中，所述UV光源为线型光源，包括由透明材质制成的圆柱状灯管，还包括位于灯管下端处处的底座，所述底座位于壳体内的底部位置处并固定，所述底座位于多孔金属板阵列的下方。
在上述或一些实施例中，所述底座通过格栅连接用套筒，所述套筒与所述壳体的下端形成套接固定，所述抽风扇位于所述底座下方且与所述底座固定连接。
在上述或一些实施例中，各所述多孔金属板与所述冷却仓的外壁之间填充有由导热材料制成的导热层。
在上述或一些实施例中，所述圆柱状灯管内中心设有圆柱固定杆，所述圆柱固定杆外周面处成环形均匀分布由多个UV灯珠；还包括位于所述圆柱状灯管上端的顶座，所述顶座位于所述分配仓的中心处，所述壳体上端还盖合设有一上盖，所述上盖下端设有用于压接所述顶座的凸台。
在上述或一些实施例中，还包括位于所述壳体外侧的保温层，所述保温层由材料填充而成，还包括将所述薄层固定在所述壳体外侧面处的外壳体。
本方案中利用纳米半导体光催化属性实现对空气净化功能，在净化过程中利用冷却仓内的冷却液的较低温度实现对多孔金属板的有效降温，冷却液优先选择比热容较大的液体，由于保温层的保护，可保持冷却液内的液体温度低于外界环境温度，当上述装置工作时，由于多孔金属板与冷却仓接触面积大，因此多孔金属板表面温度也较低于外界环境温度，当外界环境中空气经抽风扇缓慢抽至多孔金属板表面时，会在多孔金属板表面形成少量的冷凝水形成的水膜，制造形成半导体纳米材料催化的湿度环境；且上述装置使用时采用较少的UV光源实现对多个多孔金属板进行照射，大大降低了传统该类型设备的体积、UV光源需求较多的问题；并且上述装置可直接采用UV光源进行催化，无需担心紫外线泄露的问题，其净化过程更加安静、高效。
附图说明
图1为是本发明的结构示意图。
图2为是本发明的顶部结构示意图。
图3为是本发明的中多孔金属板的集合示意图。
图4为是本发明中多孔金属板结构示意图。
图5为是图1中A部分的放大示意图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对具体实施方式做进一步详细说明。
以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域普通技术人员将认识到的是，“上”、“下”、“外”、“内”等方位用语是针对于附图的描述用语，并不表示对所述权利要求限定的保护范围的限制。
壳体400，所述壳体400上端处设有用于净化后气体的出气口402，还包括位于壳体400下端的进气口401。如图2所示的一实施中，相邻的多孔金属板101为收尾相接的环状排布结构，具体而言相邻多孔金属板101在在靠近环形区域的中心处形成相交的共同端，同时相邻的多孔金属板101之间形成朝向壳体400内侧面的空腔，该空腔沿相邻多孔金属板101的长度形成，此时朝向相邻多孔金属板101形成了倾斜朝向环状区域100中心处的折线面结构，位于该处的多孔金属板101侧面用于接受中心处UV光源300的照射；还形成了朝向壳体400内侧面的折形面，该处折形面通过导热层205与所述冷却仓204的外壁紧密接触，形成冷却仓204对多孔金属板101进行降温的结构，导热层205的导热材料可选择金属铜等导热良好的材料。为了进一步方便的冷却仓204的设置，所述冷却仓204与所述壳体400可采用一体成型设计。
分配仓201，在上述或一些实施例中，所述冷凝装置200还包括位于各所述空腔上方的环状结构的分配仓201，所述分配被配置设有用于储备液体的环状的腔体，还包括与各所述空腔连通的分液口202，还包括位于分配仓201一侧或上端的加液口203，冷却仓204用于储存冷却液；所述分配仓201由
保温层405，在上述或一些实施例中，还包括位于所述壳体400外侧的保温层405，所述保温层405由材料包括但不限于岩棉、聚苯乙烯泡沫材料填充而成，还包括将所述薄层固定在所述壳体400外侧面处的外壳体406。
在上述或一些实施例中，所述UV光源300为线型光源，包括由透明材质制成的圆柱状灯管301，还包括位于灯管301下端处处的底座302，所述底座302位于壳体400内的底部位置处并固定，所述底座302位于多孔金属板101阵列的下方。
在上述或一些实施例中，所述底座302通过格栅连接用套筒303，所述套筒303与所述壳体400的下端形成套接固定，所述抽风扇500位于所述底座302下方且与所述底座302固定连接。
上述反应过程中，为了保持二氧化钛的催化效率，必须保持其表面湿度，进一步保持上面反应的顺利进行，还包括在所述进气口401被配置为包括对流经空气进行加热的加热装置300，加热装置300实现对经过空气进行加热，以便于更为稳定在多孔金属板101表面实现冷凝水膜。具体而言加热装置还包括用于包裹所述发热电阻的导热端，所述发热电阻、导热端位于所述UV光源的底部，所述导热端固定连接与由导热材料如金属铜制成的所述底座端面处。
多孔金属板101，被配置为用于负载二氧化钛，其中其三维连通的结构具体作为负载二氧化钛的结构。还包括用于固定多孔金属板101集合的上固定环102和下固定环，所述上、下固定环位于多个多孔金属板101形成的环状区域100的内圈，并与各所述多孔金属板101进行固定连接。在具体实现负载二氧化钛的方法中，首先，采用渗流铸造的方法，并采用晶体尺寸在1.5-3mm范围内的氯化钠作为铸造模板即造孔剂，具体而言在渗流铸造的模具中；然后将装有造孔剂的模具进行预热，将熔融状态的铝合金在预热后的模具中进行浇铸；然后在对模具进行加压，实现熔融状态的铝合金在造孔剂形成三维间隙中流动；再然后，等待浇铸完毕并冷却后取出带有造孔剂的凝固后的铝合金固体形成的物体A。对物体A的上下表面进行磨削加工，得到物体A中层物质B，然后将物质B置于水溶液中，将造孔剂融化，最终获得带有均匀三维连通孔的多孔金属板101，多孔金属板101为膜片形状。
将上述制成的多孔金属板101通过焊接固定于转轴204外周面处，形成多孔金属板101集中的区域，各所述多孔金属板101上设有三维连通的孔隙。在负载二氧化钛过程中，首先将钛酸四丁酯与无水乙醇进行混合得到溶液A，然后配置PH＝5的冰醋酸水溶液B，再然后将膜片状的多孔金属板101浸没于溶液B中，逐渐向溶液B中滴加溶液A并同时搅拌溶液B，直至出现浅黄色溶液C，对溶液C进行温度40℃水浴加热获得凝胶D，此时取出至于凝胶D中的多孔金属板101，并对金属板进行烘干处理，将烘干后的多孔金属板101进行在450℃下煅烧，最终获得在多孔金属板101三维连通孔内成型覆膜的二氧化钛膜。由于本方案采用在凝胶之前将多孔金属板101浸没在前驱溶液中，在整个溶胶、凝胶的过程中，可保证二氧化钛离子均匀填充于多孔金属板101形成三维连通孔内，实现对三维连通孔的均匀涂覆。所制备获得的多孔金属板101，其三维连通孔的二氧化钛膜成型更加完整和均匀，具备更好的催化效果。
UV光源300，在上述或一些实施例中，所述圆柱状灯管301内中心设有圆柱固定杆304，所述圆柱固定杆304外周面处成环形均匀分布由多个UV灯珠305；还包括位于所述圆柱状灯管301上端的顶座，所述顶座位于所述分配仓201的中心处，所述壳体400上端还盖合设有一上盖403，所述上盖403下端设有用于压接所述顶座的凸台404。所述UV灯珠305由供电电源进行供电。
本方案中利用纳米半导体光催化属性实现对空气净化功能，在净化过程中利用冷却仓内的冷却液的较低温度实现对多孔金属板的有效降温，冷却液优先选择比热容较大的液体，由于保温层的保护，可保持冷却液内的液体温度低于外界环境温度，当上述装置工作时，由于多孔金属板与冷却仓接触面积大，因此多孔金属板表面温度也较低于外界环境温度，当外界环境中空气经抽风扇缓慢抽至多孔金属板表面时，会在多孔金属板表面形成少量的冷凝水形成的水膜，制造形成半导体纳米材料催化的湿度环境；且上述装置使用时采用较少的UV光源实现对多个多孔金属板进行照射，大大降低了传统该类型设备的体积、UV光源需求较多的问题；并且上述装置可直接采用UV光源进行催化，无需担心紫外线泄露的问题，其净化过程更加安静、高效。
Claims (8)
1.用于空气治理的纳米吸收处理装置，包括多个膜片形状的多孔金属板(101)呈环状分布形成的环状区域(100)，使得各多孔金属板(101)一侧面倾斜朝向中心处的结构，各所述多孔金属板(101)上设有三维连通的孔隙，所述的空隙被配置为通过化学沉淀方法沉积偏钛酸，并通过煅烧形成附着于多孔金属板(101)表面的二氧化钛粒子层；各所述多孔金属板(101)的另一侧面与壳体(400)内侧面围设形成间隔的多个用于冷凝装置(200)布置的空腔；还包括位于多孔金属板(101)环状区域(100)中心的处的棒状结构的UV光源(300)，实现各所述多孔金属板(101)通过倾斜朝向环状中心的侧面接收紫外线照射的结构；所述壳体(400)将所述多孔金属板(101)、UV光源(300)与外界隔绝；所述壳体(400)设有用于气体进出的进气口(401)、出气口(402)，所述进气口(401)被配置为包括强制空气进去的抽风扇(500)；各所述冷凝装置(200)形成用于对各多孔金属板降温的结构，形成空气在各多孔金属板(101)表面形成冷凝水构成的水膜的结构。
2.根据权利要求1所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，各所述多孔金属板(101)为矩形状结构，且相邻多孔金属板(101)朝向中心处一端相交并固定连接，朝向外侧方向的夹角形成空腔的空间结构。
3.根据权利要求2所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，所述冷凝装置(200)还包括位于各所述空腔上方的环状结构的分配仓(201)，所述分配被配置设有用于储备液体的环状的腔体，还包括与各所述空腔连通的分液口(202)，还包括位于分配仓(201)一侧或上端的加液口(203)，还包括与所述壳体(400)内侧面一体成型的与各相邻多孔金属板(101)夹角形成的空间匹配的冷却仓(204)，所述冷却仓(204)用于储存冷却液，所述冷却仓(204)的外壁与对应位置处的多孔金属板(101)外侧面紧密接触。
4.根据权利要求3所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，所述UV光源(300)为线型光源，包括由透明材质制成的圆柱状灯管(301)，还包括位于灯管(301)下端处处的底座(302)，所述底座(302)位于壳体(400)内的底部位置处并固定，所述底座(302)位于多孔金属板(101)阵列的下方。
5.根据权利要求4所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，所述底座(302)通过格栅连接用套筒(303)，所述套筒(303)与所述壳体(400)的下端形成套接固定，所述抽风扇(500)位于所述底座(302)下方且与所述底座(302)固定连接。
6.根据权利要求3、4、5任一所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，各所述多孔金属板(101)与所述冷却仓(204)的外壁之间填充有由导热材料制成的导热层(205)。
7.根据权利要求5所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，所述圆柱状灯管(301)内中心设有圆柱固定杆(304)，所述圆柱固定杆(304)外周面处成环形均匀分布由多个UV灯珠(305)；还包括位于所述圆柱状灯管(301)上端的顶座，所述顶座位于所述分配仓(201)的中心处，所述壳体(400)上端还盖合设有一上盖(403)，所述上盖(403)下端设有用于压接所述顶座的凸台(404)。
8.根据权利要求6所述的用于空气治理的纳米吸收处理装置，其特征在于，还包括位于所述壳体(400)外侧的保温层(405)，所述保温层(405)由材料填充而成，还包括将所述薄层固定在所述壳体(400)外侧面处的外壳体(406)。
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