CN1981878B - 空气净化设备、装有该设备的空气净化***及其用途 - Google Patents

Abstract

空气净化设备、装有该设备的空气净化***及其用途本发明提供一种空气净化设备，该设备包括双频紫外净化装置、压电热电净化装置及光催化净化装置。该设备通过综合利用氧化、光解等净化技术在杀灭细菌、霉菌、病毒等微生物以及尘螨的同时有效清除空气中的挥发性有机化合物(VOC)、甲醛、苯、氨、悬浮粒子等多种污染物及异、臭味，并且具有较强的适用性。本发明还提供一种净化空气的方法以及装有上述空气净化设备的空气净化***及该***净化空气的用途。

Description

空气净化设备、装有该设备的空气净化***及其用途

技术领域

本发明涉及空气净化领域，具体地说，本发明涉及一种空气净化设备以及装有该设备的空气净化***及其用途。

背景技术

都市化的发展使得室内生活及工作占据人们百分之八十以上的时间。随着生活水平的提高及对个人健康的关注，对室内空气质量的要求也日渐提高。世界卫生组织及各国政府亦已在过去十多年对室内空气污染造成的健康影响进行了评估，并警告在未来数十年中，室内空气污染将成为个人健康的重要“杀手”。1997年发生的禽流感、2003年爆发的SARS以及秋冬期间经常发生的流行性感冒等疾病也都与室内以及交通运输工具等公共场所中的空气质量密切相关。

针对室内及交通运输工具等公共场所中的污染，过滤网是改善空气质量的常用手段之一。但由于过滤网只能隔滤尘埃等污染物，无法清除所过滤空气中的其他有害物质及细菌，且过量的尘埃积累，会成为细菌及其他微生物的温床，因此该手段并不能完全满足净化空气的要求。

现有的其他净化室内及交通运输工具等公共场所中空气的技术包括：使用化学试剂进行净化消毒、利用臭氧进行净化消毒、利用紫外灯进行直接照射杀菌、以及使用光催化、等离子等技术进行净化处理。

上述空气净化技术都有一定的成效，但也存在着各自的局限性。例如，不能全面清除不同类型的空气污染物；产生二次污染；对严重的空气污染的净化效果不显著；以及维护不便等问题。而且用于净化空气的固体或液体清新剂中或多或少含有不利于人体甚至致癌的化学成分。

臭氧具有杀菌、除臭等功能，但浓度过低的臭氧效果不明显，而臭氧浓度过高(高于0.1ppm)会引起人体胸部痛楚、咳嗽、短暂呼吸困难及刺激喉部等问题。此外，目前所采用的各种放电式臭氧发生器都存在有硝酸及氮氧化合物污染的问题；改良的臭氧发生器虽然不会产生氮氧化合物，但臭氧的浓度还是无法得到很好的控制。紫外灯虽然可以杀死空气中的有害微生物，但它无法有效清除化学性及物理性污染物，如悬浮粒子等，并且其使用通常会受到辐射功率、辐射时间及辐射角度等条件的限制。光催化及等离子技术等新的空气净化技术则分别存在着有效性和稳定性以及二次污染等实际问题。

中国专利200420021772.5公开的微型纳米光催化空气净化机将光催化技术、臭氧技术和双频紫外技术以及化学试剂等手段共同使用，能祛除尘埃、杀灭细菌、消除异味并留有清香，取得了良好的空气净化效果。但其缺陷是该空气净化机设计的臭氧、羟基等净化剂的量较少，杀菌效果不明显；并且在长期使用后，尘埃会覆盖在二氧化钛上而降低其光催化功能从而影响空气净化的有效性和稳定性，维护也不方便。此外由于风量过低该空气净化机仅适用于小型房间，而对于交通运输工具和大型房间的效果不明显。

因此，需要开发一种高效稳定、适用性强、维护简便的空气净化设备。

发明内容

本发明一方面提供一种空气净化设备，该设备包括双频紫外净化装置、压电热电净化装置及光催化净化装置。该设备通过综合利用氧化、光解等净化技术，在杀灭细菌、霉菌、病毒等微生物以及尘螨的同时能有效清除空气中的挥发性有机化合物(VOC)、甲醛、苯、氨、悬浮粒子等多种污染物及异、臭味，并且具有较强的适用性。

本发明另一方面提供一种净化空气的方法，包括使需净化的空气流经上述空气净化设备。该方法操作简单，并能在多种室内环境和交通运输工具，例如火车、公共汽车、轿车中使用。

本发明再一方面是提供一种空气净化***及其净化空气的用途。所述空气净化***包括上述空气净化设备和一种风压产生设备。本发明的空气净化***不仅适用于大型建筑内的风管式或风机盘管式中央空调，还适用于各种需要进行空气净化的场所，例如，各种室内环境和交通运输工具，例如火车、公共汽车、轿车；亦可适用于消除各种环境中的异、臭味。经实验检测，本发明净化***在上述各个领域均可取得显著的效果。

附图说明

图1为本发明空气净化设备一个具体实施方案的立体结构示意图，其中所述空气净化设备具有单管结构。

图2为沿图1所示A-A线截取的本发明空气净化设备的截面图。

图3为本发明空气净化设备另一个具体实施方案的立体结构示意图，其中所述空气净化设备具有双管结构。

图4为一个装有本发明空气净化设备和中央空调的本发明空气净化***的示意图。

具体实施方式

本发明一方面提供一种空气净化设备，该设备包括双频紫外净化装置、压电热电净化装置及光催化净化装置。该设备通过综合利用氧化、光解等净化技术，在杀灭细菌、霉菌、病毒等微生物以及尘螨的同时有效清除空气中的挥发性有机化合物(VOC)、甲醛、苯、氨、悬浮粒子等多种污染物及异、臭味，并且具有较强的适用性。

其中，所述双频紫外净化装置可以为185纳米及254纳米双频紫外管。185纳米的紫外线光解空气中的氧气转化成适量臭氧，而对应剂量的254纳米的紫外线将臭氧还原成氧气并同时降低臭氧的浓度，从而形成臭氧与氧气相互转换的环境，不断产生高活性的单氧原子。

这些单氧原子可以直接清除空气中的某些污染物，如挥发性有机物等。本领域技术人员可以根据已知实验数据和专业知识配置适当的双频紫外线组合；同时根据待净化空间的大小、风量、污染状况及杀菌净化要求等实际情况确定紫外光源的功率，确保设备产生足量的包括臭氧、羟基等在内的净化剂，有效清除污染物，并保证室内的臭氧浓度符合各地区的标准。

所述光催化净化装置为涂有光催化材料的固体材料。并且，通常使涂有光催化材料的一侧朝向双频紫外净化装置。可用于本发明的光催化材料为二氧化钛，优选纳米级二氧化钛，并可在其中掺有锌、银或铜的氧化物。在光催化净化装置的作用下，双频紫外净化装置可进一步催化空气中的水分产生羟基、超氧离子、氢氧离子等强氧化剂及负氧离子以消灭空气中的微生物并清除化学性污染物。

所述压电热电净化装置为表层涂有压电热电材料的固体材料，优选使用纳米级压电热电材料。所述压电热电材料在压力，例如风压，及热能的作用下，可以产生静电压高达上百万电子伏的电位差，使该材料周围的空气电离，从而将邻近的水分子和氧气转化为具有杀菌和消毒功能的羟基及氧负离子等强氧化剂。可以用于本发明的压电热电材料包括，例如，尼高晶体，即由罗谢尔盐、碧玺、石英和黄玉中的一种或多种组成的组合物。优选地，压电热电材料为由0～30wt％罗谢尔盐、70～100wt％碧玺、0～30wt％石英和0～30wt％黄玉组成的纳米材料。该压电热电净化装置可借助于本发明空气净化设备进气和出气所产生的风力以及设备本身所产生的热能，产生具有杀菌和消毒功能的羟基等强氧化剂及氧负离子，与其他净化装置协同作用，以进一步提高设备清除污染物的能力。由于压电热电材料的上述作用不依赖于光源，因此不会由于灰尘或其他物质的覆盖而影响其电离效应和产生强氧化剂的能力，从而增强了设备的稳定性和有效性，延长了设备的寿命。

优选地，所述压电热电净化装置及光催化净化装置为一侧涂有光催化材料，另一侧涂有压电热电材料的金属材料，且使涂有光催化材料的一侧朝向双频紫外净化装置，这样将大大减小空气净化设备的体积。在一个优选的实施方案中，将上述压电热电净化装置及光催化净化装置置于双频紫外净化装置的四周，并使涂有光催化材料的一侧朝向双频紫外净化装置。更优选地，将压电热电材料涂在金属材料的外层，而将光催化材料涂在金属材料的内层，从而减少由于尘埃覆盖光催化材料而导致光催化功能降低的可能性。

本发明所使用的上述金属材料通常为其上具有或不具有孔隙的板材，优选金属板或金属网罩，更优选金属网罩。在一个优选的本发明空气净化设备2中(参见图1和图2)，所述双频紫外净化装置为185纳米及254纳米双频紫外管20，而所述压电热电净化装置及光催化净化装置为内层22涂有二氧化钛，外层23涂有由罗谢尔盐、碧玺、石英和黄玉中的一种或多种组成的压电热电材料的金属网罩21。该实施方案出人意料地获得了显著超出预期的协同空气净化效果。在不囿于理论的前提下，申请人认为金属网罩产生了一种电场效应，使双频紫外净化装置、光催化净化装置和压电热电净化装置的空气净化作用协同增强。此外，该实施方案的后期维护简单，只需在需要的时候更换双频紫外管即可。

在另一个优选实施方案中，本发明的空气净化设备具有如图3所示的双管结构。其中，所述双频紫外净化装置为185纳米紫外管31及254纳米紫外管32，所述压电热电净化装置为涂有由罗谢尔盐、碧玺、石英和黄玉中的一种或多种组成的压电热电材料的金属网罩33，而所述光催化净化装置为涂有二氧化钛的金属网罩34。该实施方案也出人意料地获得了明显超出预期的协同空气净化效果。

本发明另一方面提供一种净化空气的方法，包括使需净化的空气流经本发明的空气净化设备。该方法操作简单，并能在多种室内环境和交通运输工具，例如火车、公共汽车、轿车中使用。

本发明再一方面是提供一种空气净化***及其净化空气的用途。所述空气净化***包括上述空气净化设备和一种风压产生设备。本发明的空气净化***不仅适用于大型建筑内的风管式或风机盘管式中央空调，还适用于各种需要进行空气净化的场所，例如，各种室内环境和交通运输工具，例如火车、公共汽车、轿车；亦可适用于消除环境中的异、臭味。经实验检测，本发明净化***在上述各个领域均可取得显著的效果。

所述风压产生设备可为泵、换气扇、或空调等。空气净化设备一般视具体情况安装在风压产生设备中或其附近。例如，当风压产生设备为车载空调时，所述风压产生设备可安装在车载空调的回/送风位置；当所述风压产生设备为风管式中央空调时，所述风压产生设备可安装在空调的风管中；当所述风压产生设备为风机盘管式中央空调时，所述风压产生设备可安装在空调的回/送风位置。

如图4所示，将本发明的空气净化设备安装在中央空调抽风***(HVAC)的回风位置；即利用空调抽风***固有的流通及分配体系，在回风送风期间进行净化、杀菌和消毒处理，使室内空气质量符合安全、舒适的要求。

实施例

实施例1

将具有如图1所示结构的本发明空气净化设备安装在车内面积约为27m²的公交大客车(沪AK8061)内，采用GB/T18204-2000所述的方法进行检测。其中，双频紫外净化设备是辐射波长为185纳米及254纳米的双频紫外管；光催化材料为二氧化钛；压电热电材料由90wt％碧玺和10wt％黄玉组成。测得在使用空气净化设备之前(20:50～21:00之间)车内的细菌数平均为150个/立方米，使用7小时后(4:33～4:42之间)车内的细菌数平均为9个/立方米。

该结果表明，本发明的空气净化设备具有良好的杀菌效果。

实施例2

将具有如图3所示结构的本发明空气净化设备安装在一个生物医药实验室内，采用GB/T18204-2000所述的方法进行检测。其中，双频紫外净化设备为具有双管结构的辐射波长分别为185纳米及254纳米的双频紫外管；光催化材料为纳米级二氧化钛；压电热电材料为碧玺。测得在使用空气净化设备之前实验室内的细菌数平均为1100个/立方米，使用2小时后实验室内的细菌数平均为190个/立方米。

该结果表明，本发明的空气净化设备具有良好的杀菌效果。

实施例3

分别在上海嘉华中心广场3304室的会议室(检测地点1)和办公区(检测地点2)以及上海长乐路989号29楼01B的两个办公室(分别为检测地点3和检测地点4)按照图4所示安装具有如图1所示结构的本发明的空气净化设备。其中，在检测地点1和2上进行检测的空气净化设备中，双频紫外净化设备是辐射波长为185纳米及254纳米的双频紫外管；光催化材料为纳米级二氧化钛；压电热电材料由80wt％碧玺和20wt％石英组成。在检测地点3和4上进行检测的空气净化设备中，双频紫外净化设备是辐射波长为185纳米及254纳米的双频紫外管；光催化材料为纳米级二氧化钛；压电热电材料由90wt％碧玺和10wt％罗谢尔盐组成。

其中，检测地点均按照GB 50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》的要求进行处置，关闭受检房屋的门窗，测点均匀分布，避开通风道和通风口。采样时同步采集室外空气空白值，检测前房间门窗关闭7小时。

苯的检测按照GB11737-89所述方法进行，TVOC(总挥发性有机物)的检测按照GB50325-2001所述方法进行，甲醛的检测按照GB/T18204.26-2000所述方法进行。检测结果和其对应的限值分别如下表1至表3所示。

            表1 苯的检测结果及限值

            表2 TVOC的检测结果及限值

            表3 甲醛的检测结果及限值

上述结果表明，使用本发明的空气净化***可有效降低空气中有害物质的含量，使得室内空气的质量符合GB50325-2001标准的有关规定。

Claims (14)

1.一种用于室内环境或交通运输工具的空气净化设备，该设备包括双频紫外净化装置、压电热电净化装置及光催化净化装置，其中所述压电热电净化装置及光催化净化装置为一侧涂有光催化材料，另一侧涂有压电热电材料的金属材料，所述光催化净化装置涂有光催化材料的一侧朝向双频紫外净化装置，所述双频紫外净化装置是辐射波长为185纳米及254纳米的双频紫外管，所述压电热电材料为由罗谢尔盐、碧玺、石英和黄玉中的一种或多种组成的纳米材料。

2.权利要求1的空气净化设备，其特征在于，所述压电热电材料为由0～30wt％罗谢尔盐、70～100wt％碧玺、0～30wt％石英和0～30wt％黄玉组成的纳米材料。

3.权利要求1的空气净化设备，其特征在于，所述光催化材料为纳米级二氧化钛。

4.权利要求1的空气净化设备，其特征在于，所述金属材料为金属板或金属网罩。

5.权利要求1的空气净化设备，其特征在于，所述金属材料为金属网罩。

6.权利要求1的空气净化设备，其特征在于，所述压电热电净化装置及光催化净化装置为内层涂有纳米级二氧化钛，外层涂有由罗谢尔盐、碧玺、石英和黄玉中的一种或多种组成的压电热电材料的金属网罩，且所述双频紫外净化装置是辐射波长为185纳米及254纳米的双频紫外管。

7.一种净化空气的方法，包括使需净化的空气流经权利要求1的空气净化设备。

8.一种空气净化***，包括权利要求1的空气净化设备和风压产生设备。

9.权利要求8的***，其特征在于，所述空气净化设备安装在风压产生设备中或其附近。

10.权利要求8或9的***，其特征在于，所述风压产生设备为泵、换气扇、或空调。

11.权利要求10的***，其特征在于，所述风压产生设备为车载空调。

12.权利要求11的***，其特征在于，所述空气净化设备安装在车载空调的回/送风位置。

13.权利要求10的***，其特征在于，所述风压产生设备为中央空调。

14.权利要求13的***，其特征在于，所述空气净化设备安装在中央空调的风管中或回/送风位置。

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