專利名稱：發(fā)光二極管為光源的光催化空氣凈化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于發(fā)光二極管陣列為光源的光催化 降解揮發(fā)性有機(jī)物等有害氣體的空氣凈化器。
背景技術(shù)：
研究表明，揮發(fā)性有機(jī)物如苯系物、醛類、酯類、卣代烴等多具有很大的化學(xué)毒性和三 致作用，室內(nèi)環(huán)境中大部分揮發(fā)性有機(jī)物的污染水平是室外的5~10倍，有時甚至高達(dá)IOO 倍，另外空氣中細(xì)菌和病毒也危害室內(nèi)人員的健康，而人大部分時間在室內(nèi)度過，室內(nèi)空氣 質(zhì)量與人體健康密切相關(guān)，因此室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的去除具有重要的意義。
目前室內(nèi)空氣中VOCs (揮發(fā)性有機(jī)物)的凈化技術(shù)主要有換氣法、過濾法、吸附法等， 上述方法均沒有有機(jī)物降解和脫毒的功能，而是收集轉(zhuǎn)移，定期更換和清理帶來二次污染。
光催化降解技術(shù)在這方面具有突出的優(yōu)點(diǎn)。光激活半導(dǎo)體價(jià)帶上的光生空穴，光催化氧 化法由于光生空穴的強(qiáng)氧化性，如二氧化鈦，其電位達(dá)3. 2v,比臭氧的2. 07v高得多，能徹 底降解有機(jī)污染物，使之完全礦化生成二氧化碳和水，而且作用物幾乎沒有選擇性，所以能 使許多難以降解的污染物礦化(無機(jī)化)。降解過程可在常溫常壓下進(jìn)行，不需要添加化學(xué) 試劑，無二次污染，操作簡便等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注。
但室內(nèi)VOCs濃度較低時，很難有效富集到光催化劑表面進(jìn)行降解反應(yīng)，從而不能有效 地實(shí)現(xiàn)低濃度揮發(fā)性有機(jī)物的降解脫毒。活性炭纖維(ACF)是一種優(yōu)質(zhì)吸附有機(jī)物的材料， 可吸附低濃度的揮發(fā)性有機(jī)物，但達(dá)到飽和吸附后，必須再生才能恢復(fù)其吸附能力，而再生 技術(shù)設(shè)備復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高，而且產(chǎn)生二次污染。
Ti02/ACF光催化能將吸附的有機(jī)物氧化降解為二氧化碳和水，并具有殺菌作用，對人體 無毒，不需要更換再生，具有良好的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有的光催化空氣裝置，如中國發(fā)明專利ZL200310100485. 3 、實(shí)用新型 ZL200620054100. 3公開的空氣凈化器，釆用的光源是紫外燈及配套的高壓電源，存在所占體積較大、光催化層接收光面積不均勻、使用壽命不高，電光轉(zhuǎn)換效率較低等缺點(diǎn)。
專利ZL200420005893. 0公開的汽車用空氣凈化器，需要風(fēng)扇強(qiáng)制對流，增加裝置的復(fù)
雜性和能耗，而且使空氣在凈化室中的停留時間不夠長，造成降解不徹底的問題。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于發(fā)光二極 管為光源的光催化降解揮發(fā)性有機(jī)物的空氣凈化器。
本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)所述空氣凈化器包括帶有進(jìn)氣口和出氣口的殼體， 所述的殼體底部設(shè)有進(jìn)氣口，殼體上部出氣口；在殼體內(nèi)部交替平行設(shè)置有2 10層的作為 光源的發(fā)光二極管陣列、負(fù)載在活性炭纖維上的改性二氧化鈦光催化劑構(gòu)成的光催化層。
為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述進(jìn)氣口和出氣口設(shè)有可拆卸、易清洗的隔塵濾網(wǎng)，用 于阻隔空氣中較大顆粒物和纖維等；為滿足降解不同污染程度的空氣，所述凈化器的內(nèi)部， 可以根據(jù)需要設(shè)置不同層數(shù)的光催化層，光催化層與發(fā)光二極管陣列交替平行設(shè)置，在每兩 層光催化之間等距離設(shè)置一組發(fā)光二極管陣列，距離為0.5-5cm。這樣設(shè)計(jì)可以使該空氣凈 化器光催化層對揮發(fā)性有機(jī)物同時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；釆用發(fā)光二極管陣列取代紫外燈管作為光源，具有電光轉(zhuǎn)換率高，壽命長、時空
效率高的特點(diǎn)，發(fā)光二極管陣列和光催化層高低排列，利用受熱后氣體上升實(shí)現(xiàn)空氣對流， 不需采用風(fēng)扇強(qiáng)制空氣對流，增加了氣體在凈化室的停留時間，減少了能耗，簡化了裝置。
本實(shí)用新型還包含了制備光催化劑以及把催化劑負(fù)載到多孔導(dǎo)電材料，釆用電泳、溶膠 -凝膠等方法把所需數(shù)量的催化劑固定在多孔導(dǎo)電材料上。本實(shí)用新型還提供了促使空氣通 過光催化層時增加與催化劑接觸以使反應(yīng)充分。
二氧化鈦價(jià)帶與導(dǎo)帶間的能級差，決定了其吸收處于近紫外光區(qū)，因此，通常光催化劑 的光源選用發(fā)紫外線的發(fā)光二極管，本實(shí)用新型可以通過用二氧化鈦進(jìn)行改性，使吸收光譜 移至可見光區(qū)，因此也可以選用特定波長的可見光發(fā)光二極管。
具有微孔結(jié)構(gòu)高表面積的載體，能優(yōu)先吸附流體中的有機(jī)物，使降解效率大大提高。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果該空氣凈化器對揮發(fā)性有機(jī)污染物同時具有吸附去除和光催化降解作用，而且二氧化鈦經(jīng)過非金屬如氮、金屬如鉑摻雜后 光催化效率會大大提高，可以發(fā)光二極管陣列取代紫外燈管作為光催化反應(yīng)的光源，顯著提 高了電光轉(zhuǎn)化效率和光源的使用壽命，簡化了反應(yīng)裝置，大大提高了空氣凈化器的時空效率。
按照本實(shí)用新型的反應(yīng)器適合于從空氣中去除有機(jī)污染物，可以去除空氣中的醛、芳香 族之類的有機(jī)物、病菌等。
本實(shí)用新型的空氣凈化器由于具有優(yōu)良的催化活性和構(gòu)造設(shè)計(jì)，因此能廣泛用于工業(yè)和 民用。
本實(shí)用新型的空氣凈化器能長時間穩(wěn)定工作。
如上所述，使用本空氣凈化器具有去除空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的優(yōu)點(diǎn)，盡管已經(jīng)參照 某些優(yōu)選具體實(shí)施方式
描述了本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在不偏離本實(shí)用 新型精神的范圍前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型的空氣凈化器、其制造方法作 出各種改進(jìn)和變動，因此如果這些改進(jìn)和變動在所附權(quán)利要求和等同物范圍內(nèi)，則本實(shí)用新 型包括了這些改進(jìn)和變動。
該凈化器能有效吸附富集并且可以同時原位光催化降解空氣中的揮發(fā)性有機(jī)物，處理時 空效率高、能耗低、壽命長的特點(diǎn)。
以下描述的本實(shí)用新型優(yōu)選工作實(shí)例中空氣凈化器降解空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物的效果。


圖l是本實(shí)用新型的空氣凈化器的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的目的和優(yōu)點(diǎn)可以從
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述中得到 更全面的理解。
具體實(shí)施方式
可以理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，用于對本實(shí)用 新型權(quán)利要求書進(jìn)行進(jìn)一步的解釋。但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。 實(shí)施例1:如圖l所示，本實(shí)用新型空氣凈化器包括帶有進(jìn)氣口出氣口的殼體l、殼體下部設(shè)置進(jìn) 氣口 2,進(jìn)氣口安裝有可拆卸、易清洗的隔塵濾網(wǎng)3,殼體上部設(shè)置出氣口 4,出氣口安裝有 可拆卸、易清洗的隔塵濾網(wǎng)3,用于阻隔空氣中較大顆粒物和纖維等；為滿足降解不同污染 程度的空氣，所述的凈化室內(nèi)部，可以根據(jù)需要設(shè)置不同層數(shù)的光催化層5,光催化層與發(fā) 光二極管陣列6平行設(shè)置，在每兩層光催化之間等距離設(shè)置一組發(fā)光二極管陣列，距離為 0.5 2cm。發(fā)光二極管陣列和光催化層高低交錯排列，利用受熱后氣體上升實(shí)現(xiàn)空氣對流。
實(shí)施例2:
如圖l所示，本實(shí)用新型空氣凈化器中的工藝流程如下發(fā)光二極管通電后，氣體受熱 后氣流上升，使空氣經(jīng)進(jìn)氣口吸入凈化器，空氣中較大的顆粒物和纖維等被隔塵濾網(wǎng)過濾除 去，凈化室內(nèi)部設(shè)置4層高吸附性的改性二氧化鈦/活性炭纖維或者分子篩光催化層，每兩 層光催化層之間設(shè)置一組發(fā)光二極管陣列，在發(fā)光二極管陣列發(fā)出的紫外光和可見光的照射 下，吸附在光催化層上的污染物進(jìn)行光催化降解成無毒的物質(zhì)(二氧化碳、水和簡單的無機(jī) 物)，凈化后的空氣經(jīng)出氣口直接排出。
權(quán)利要求1. 一種發(fā)光二極管為光源的光催化空氣凈化器，所述空氣凈化器包括帶有進(jìn)、出氣口的殼體，其特征在于所述的殼體下部設(shè)置有進(jìn)氣口，在殼體上部設(shè)置有出氣口，在殼體內(nèi)部設(shè)置有交替平行排列的光催化層和發(fā)光二極管陣列；發(fā)光二極管陣列為光催化的光源。
2. 如權(quán)利要求l所述的空氣凈化器，其特征在于所述凈化器的進(jìn)氣口和 出氣口分別安裝有隔塵濾網(wǎng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的空氣凈化器，其特征在于所述凈化器殼體的內(nèi)部 設(shè)置有2 10層的光催化層。
4. 如權(quán)利要求l所述的空氣凈化器，其特征在于所述凈化器的光催化劑 的載體為活性炭纖維或者分子篩。
5. 如權(quán)利要求l所述的空氣凈化器，其特征在于所述光催化層每兩層之 間設(shè)置一發(fā)光二極管陣列。
6. 如權(quán)利要求l所述的空氣凈化器，其特征在于所述凈化器的光催化層 與發(fā)光二極管陣列等距離平行設(shè)置，距離為0.5-5cm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種發(fā)光二極管為光源的光催化空氣凈化器，該凈化器的殼體下部進(jìn)氣口設(shè)有可拆卸、易清洗的阻塵濾網(wǎng)，殼體上部出氣口設(shè)有可拆卸、易清洗的阻塵濾網(wǎng)；在殼體內(nèi)部平行設(shè)置作為光源的發(fā)光二極管陣列和光催化層，所述光催化層是負(fù)載在活性碳纖維上的改性二氧化鈦光催化劑所構(gòu)成；該空氣凈化器光催化層對揮發(fā)性有機(jī)物同時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；采用發(fā)光二極管陣列作為光源，克服了紫外燈管光照不均勻的缺點(diǎn)，具有電光轉(zhuǎn)換率高，使用壽命長、時空效率高的特點(diǎn)，發(fā)光二極管陣列與光催化層高低排列的設(shè)置，利用受熱后氣體上升的特點(diǎn)，不需風(fēng)扇即可實(shí)現(xiàn)空氣有效對流，減少了能耗和簡化了裝置。
文檔編號A61L9/20GK201312929SQ200820201799
公開日2009年9月23日 申請日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者曉 周, 潘湛昌, 肖楚民, 磊 許, 鄧宇文, 陳世榮, 魏志鋼, 黃雪萍 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)