[发明专利]一种大通量纳米晶光催化空气净化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化空气净化器，特别涉及一种大通量直线型、叠型或螺旋型纳米晶光催化空气净化器，属于纳米晶光催化技术领域。

背景技术

近些年来，随着室内建筑装饰材料、家用化学物质的过度使用，导致大量的挥发性有机化合物，包括甲醛、苯系物、氯化物、酮类、烃类等均不同程度地危害人体健康；同时人们赖以生存的空间飘浮着各种病菌、微生物，经过呼吸直接进入体内导致人生病，包括曾经引起人类恐慌的SARS、禽流感和甲型H1N1流感在内的呼吸系统疾病。在人们高度关注环境和健康之际，迫切要求改善环境质量，净化生活工作中的居室和活动环境显得极为重要。纳米半导体光催化空气净化器是研究热点，它可内置专用于生物安全柜、无菌超净工作台、无菌操作室、无菌生产车间等的空气灭菌，也可广泛用于体育馆、博物馆、宾馆、医院、家庭等场所的空气净化。

光催化反应器是光催化反应发生并最终降解除去有害物的装置，其设计要求高效利用光源能量的同时还要使反应物与催化剂大面积接触，而且要方便使用。在流动相光催化反应器中，按照催化剂的存在方式，大致可以分为旋浆体反应器、流化床反应器和固定床反应器三类，其中固定床反应器种类较多，主要是催化剂载体材质和构造不同：如材质上使用透光性较差的有金属丝网类、不同形状的陶瓷类等；使用透光性较好材质的有光纤(中国专利ZL01113708.8)、玻璃板、玻璃毛细管(中国专利ZL200610029643.4)、玻璃丝、石英砂(中国专利ZL200410068952.3)、高分子材料等；又如载体构造不同的有传统的板框状(中国专利ZL 02144673.3)、颗粒状、蜂窝状、平板状、管状(中国专利ZL 01265866.9)和多孔状(中国专利ZL200710018322.9)等结构。以上所提到的各种光反应器均具有各自的特点和设计目的，但均存在着单位体积的空间处理能力差、对光源能量利用率不高、催化剂与反应物接触面积小等缺点。

发明内容

本发明目的是提供一种单位体积的空间处理能力强，大通量纳米晶光催化空气净化器，以克服现有技术的主要不足。

本发明采用如下技术方案来实现上述发明目的：

一种大通量纳米晶光催化空气净化器，其光反应器单元包含紫外灯管(1)、玻璃套管(2)、催化剂固定相(3)和光反应器单元筒体(4)，主要特征在于：多个光反应器单元侧部相互连通形成直线型、折叠型或螺旋型连体结构。

所述的催化剂固定相(3)为多孔石英玻璃负载纳米TiO₂光催化剂，多孔石英玻璃在200～800nm波长范围内的透光率大于90％，密度为0.5～0.9g/cm³，空隙率为65～75％。

所述的纳米TiO₂光催化剂为金属离子掺杂(以金属氧化物形式)的纳米TiO₂光催化剂，金属离子掺杂量为TiO₂量的1～2％(重量比)，金属离子选自Cu²⁺、Ag⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Tb³⁺、Eu³⁺，其盐如Cu(Ac)₂、AgNO₃、FeCl₃、CoCl₂、Ni(NO₃)₂、Tb(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃等。

所述的玻璃套管(2)为石英玻璃套管，多孔石英玻璃负载光催化剂固定相(3)被均匀安装布设在石英玻璃套管周围，保证了紫外灯光均匀有效地传输。

光反应器单元筒体(4)下部设置有将紫外灯管(1)托起的金属托网(6)。其设计目的是为了金属托网(6)托住紫外灯管(1)的同时还能够确保空气沿着紫外灯管壁流动起散热作用，以保证紫外灯管长期工作使用。

直线型、折叠型和螺旋型等连体结构大大压缩了空气净化器的体积，极大地提高了该空气净化器单位体积的空间处理能力。同时这样的串联连体结构设计是为了确保流体按照串联的活塞(即流体侧进侧出的光反应器单元体)流而流动传递，以利于达到理想的活塞流或称平推流。