CN201676640U - 风叶式光催化相转移空气净化器 - Google Patents

风叶式光催化相转移空气净化器 Download PDF

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冯满枝
陈金铸
张玉媛
吴梁鹏
李新军
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Abstract

本实用新型公开了风叶式光催化相转移空气净化器，依次设在外壳内的气体循环***、光催化相转移***以及液相光催化降解***；气体循环***包括设在外壳一端上的气体入口，气体入口与光催化相转移***之间设有灰尘滤网，在灰尘滤网上朝向光催化相转移***的一侧上设有进气涡轮风机；光催化相转移***包括贴附于外壳内侧上的负载有光催化剂的薄膜材料层以及至少一个第一紫外光源，负载光催化剂的转动风叶；液相光催化降解***包括有出气管道，盛装有吸收液的可拆卸吸收液容器，出气管道一端与光催化相转移***连通，另一端***吸收液液面下，在吸收液容器内还设有第二紫外光源，在所述吸收液容器的顶侧部设有气体出口。操作方便，不会造成二次污染，适合居家、化工厂办公室等室内场所使用。

Description

风叶式光催化相转移空气净化器
技术领域
本实用新型提供一种空气净化装置，特别是一种利用光催化相转移与液相光催化降解技术联合来净化空气中有机气体的装置。
背景技术
现有的空气净化装置主要采用高压静电集尘、活性炭或者过滤净化等技术对空气中的污染物进行吸附、过滤处理，达到净化空气的目的，这种技术一方面只有一定的净化空气的作用，不能分解有害气体，也无法彻底消除病菌病毒微生物等污染物，对有机气体的降解更现困难；另一方面不仅更换和清洗过滤网不易，而且滞留在过滤网上的污染物也将造成二次污染。近年来有新型光催化空气净化器出现，即通过紫外线在光催化剂的作用下分解有害气体，全方位净化室内空气，但现有的光催化降解技术要实现在气相中彻底将有机物降解为二氧化碳和水，需要经历复杂的反应过程和较长的时间，因此开发新型装置，提高光催化降解有机气体的速率成为现行研究重点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的风叶式气-液相光催化相转移空气净化装置。基于光催化降解有机物及相转移的原理，空气中的有机污染气体分子无需在气相中被完全矿化，只需在光催化剂活性中心的作用下被氧化至接上亲水基团，从而转化为亲水性的气体分子。亲水化气体分子在抽气涡轮风机以及风扇叶转动的动力下快速离开光催化剂表面活性位，进入吸收液中，以便其他有机气体分子进入活性中心被氧化亲水化；亲水化的气体分子滞留于吸收液中，在液相反应区进一步通过光催化技术将污染物彻底降解为CO2和H2O。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：风叶式光催化相转移空气净化器，包括有外壳及依次设在外壳内的气体循环***、光催化相转移***以及液相光催化降解***；所述气体循环***包括设在外壳一端上的气体入口，气体入口与光催化相转移***之间设有灰尘滤网，在灰尘滤网上、朝向光催化相转移***的一侧上设有进气涡轮风机；所述光催化相转移***包括贴附于外壳内侧上的负载有光催化剂的薄膜材料层以及至少一个第一紫外光源，朝向第一紫外光源还设有负载光催化剂薄膜的风叶；所述液相光催化降解***包括有出气管道，盛装有吸收液的吸收液容器，所述出气管道一端与光催化相转移***连通，另一端***吸收液液面下，在吸收液容器内还设有第二紫外光源，在所述吸收液容器的顶侧部设有气体出口。
待降解气体在气相光催化反应区光催化至亲水化，而后通过出气管道转移至液相进行吸收，完成从气相到液相的相转移过程，继而在液相中被光催化彻底降解；整体装置以第一紫外光源紫外灯和第二紫外光源作为光催化光源。
所述风叶面对第一紫外光源面负载有TiO2光催化剂。
在所述第二紫外光源外侧还套设有透紫外光石英玻璃。
在所述吸收液容器内侧壁上还设有负载光催化剂薄膜的玻璃。
所述吸收液容器为可拆卸式的连接在光催化相转移***旁侧，以便更换吸收液。
所述吸收液为水溶液或弱碱性溶液。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：本实用新型的光催化相转移技术降解空气中有机污染物操作简单、效率高、时间短、能耗低，且结构简单、成本低，利用光催化将气相中的有机物转移至液相，并实现最终降解，整体过程无二次污染，实现了空气中有机气体净化的实用型装置。适合工厂办公区、大楼办公室以及居家等室内空气中有机物的净化。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1的光催化相转移***俯视图；
附图标记说明：1-气体入口，2-灰尘滤网，3-进气涡轮风机，4-薄膜材料层，5-第一紫外光源，6-外壳，7-风叶，8-出气管道，9-第二紫外光源，10-透紫外光石英玻璃，11-吸收液，12-负载光催化剂薄膜的玻璃，13-气体出口，14-吸收液容器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图1所示，风叶式光催化相转移装置的整体外壳6由耐腐蚀、不易吸附有机气体等材料做成，依次设在外壳6内的气体循环***、光催化相转移***以及液相光催化降解***，气体循环***包括设在外壳6一端上的气体入口1，在气体入口1与气相光催化反应区之间安装有灰尘滤网2，从而可以有效的阻隔空气中灰尘等颗粒物的入侵导致的光催化剂失活。在灰尘滤网2上、朝向光催化相转移***的一侧上设有进气涡轮风机3，空气中的污染气体在进气涡轮风机3的动力下经过滤进入主体气相光催化反应区。气相光催化相转移主体反应区根据空间安装有多盏第一紫外光源5，并在紫外灯间及吸收液容器内壁安装负载有光催化剂的薄膜材料层4，该薄膜材料层4可以为TiO2光催化剂薄膜的玻璃，由此可增加光催化剂的面积以加快光催化的效率，朝向第一紫外光源5设有负载光催化剂薄膜的风叶7，风叶7上负载有光催化剂TiO2，有机污染气体由入口1进入主体光催化反应区经光催化亲水化后通过出气管道8进入液相光催化反应区，出气管道8一端与光催化相转移***连通，另一端***吸收液11液面下，同理，液相光催化降解区域由第二紫外光源9、透紫外光石英玻璃10、吸收液11、负载光催化剂薄膜的玻璃12以及可拆卸吸收液吸收液容器14组成，经吸收净化后的气体由气体出口13排入空气。环境中的空气经循环再度进入体系进行多次循环净化。
请参阅图2所示，当第一紫外光源5为多个时，在光催化相转移***内还纵向设有用于隔离相邻第一作为光源5的TiO2光催化剂薄膜的玻璃4。
当电源接通时，抽气风机3、第一紫外灯光源5和第二紫外灯光源9、以及风叶7同时工作，在气相反应区以及液相吸收区域均形成光催化活性区，空气经进气孔1进入气相反应活性区域，疏水性的有机气体分子与催化剂表面以及空气中的亲水性氧化性自由基反应进而被亲水化。由于有机分子被彻底光催化氧化成CO2和H2O需要经历很多复杂的步骤，且经历很长的时间，为缩短降解有机物所需的时间，本实用新型引入了风叶7，由此经亲水化的有机气体分子能在风叶7转动和抽气风机3所带来的动力下快速脱离催化剂表面的活性位，迅速循环转移至液相，完成从气相到液相的转移，其他有机气体分子将重新占据光催化活性位直至被氧化亲水化转移至液相。在液相中，由于光催化作用，TiO2表面产生的价带电子空穴有很强的得电子能力，可夺取有机污染物中的电子，在水中产生强羟基自由基·OH。它是一种极强的氧化剂，故能对水中的有机污染物进行快速光降解，彻底氧化生成二氧化碳和水。尾气将通过出气孔排入大气，未被吸收的有机气体分子将循环进入装置进行多次净化，直至最终彻底降解。
在吸收液中加入弱碱性等物质使吸收液呈弱碱性，一方面是由于亲水化的有机气体分子大多呈弱酸性，弱碱性吸收液将能更有效快速的吸收气体中的亲水化有机气体分子，从而更快速的降解空气中有机物的含量；另一方面该弱碱性溶液能吸收光催化降解过程中产生的二氧化碳。需要更换吸收液时，只要将吸收液吸收液容器14拆卸下来重新加入新吸收液即可。该光催化相转移空气净化装置不仅能快速除去空气中的有机气体，吸收二氧化碳，且无二次污染，达到快速净化空气中有机物的目的，操作简单、快捷。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (6)

1.风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：包括有外壳(6)及依次设在外壳(6)内的气体循环***、光催化相转移***以及液相光催化降解***；所述气体循环***包括设在外壳(6)一端上的气体入口(1)，气体入口(1)与光催化相转移***之间设有灰尘滤网(2)，在灰尘滤网(2)上、朝向光催化相转移***的一侧上设有进气涡轮风机(3)；所述光催化相转移***包括贴附于外壳(6)内侧上的负载有光催化剂的薄膜材料层(4)以及至少一个第一紫外光源(5)，朝向第一紫外光源(5)还设有负载光催化剂薄膜的风叶(7)；所述液相光催化降解***包括有出气管道(8)，盛装有吸收液(11)的吸收液容器(14)，所述出气管道(8)一端与光催化相转移***连通，另一端***吸收液(11)液面下，在吸收液容器(14)内还设有第二紫外光源(9)，在所述吸收液容器(14)的顶侧部设有气体出口(13)。
2.如权利要求1所述的风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：所述风叶(7)上负载有TiO2光催化剂。
3.如权利要求1所述的风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：在所述第二紫外光源(9)外侧还套设有透紫外光石英玻璃(10)。
4.如权利要求1所述的风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：在所述吸收液容器(14)内侧壁上还设有负载光催化剂薄膜的玻璃(12)。
5.如权利要求1所述的风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：所述吸收液容器(14)为可拆卸式的连接在光催化相转移***旁侧。
6.如权利要求1所述的风叶式光催化相转移空气净化器，其特征在于：所述吸收液(11)为水溶液或弱碱性溶液。
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