[发明专利]吸附-光催化室内空气高效净化装置及专用光催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附-光催化室内空气高效净化装置及专用光催化剂。 

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们对家庭、办公室、商店、娱乐场所等地方的室内装修越来越重视；但是在装修过程中由于采用了大量含甲醛的装饰材料，导致近年来室内空气污染加重，并已对人体健康产生了重大的影响；现有室内空气净化器主要是采用活性碳吸附法，但是这种方法只有在如轿车内这样的小环境中才具有较好的效果；且需要经常更换吸附剂，更换掉的吸附剂对环境将产生污染；且价格较贵；TiO2用于室内空气净化的光催化剂是最有开发前途的绿色环保催化剂之一，然而目前大多数研究局限于TiO2粉末分散悬浮体系。由于悬浮体系存在难以分离和回收，容易中毒和凝聚的缺点，限制了其发展。由于光催化反应发生在催化剂表面，只有吸附在催化剂表面的有机物才能被降解，目前已见报导的装置中，多采用单一的光催化氧化法净化空气中的有机物，或者采用光触媒涂层进行催化。而且必须频繁更换空气净化装置，降解率低。 

本发明的目的在于提供一种具有高活性、安全、廉价、无污染的一种吸附光催化室内空气高效净化装置及专用光催化剂。 

吸附光催化室内空气高效净化装置包括两端为通风口的外壳、引风系统、紫外光灯管、环绕在紫外光灯管外面的光催化剂层，其特征在于，所述光催化剂层是竹炭负载Ce掺杂纳米TiO2多层梯形栅式圆片形催化剂层，多层梯形栅式圆片形催化剂层从内向外由小渐大地环绕在紫外光灯管外面，催化剂的厚度为1-4mm，在每层之间有10-40mm的空间距离。 

所述不同直径的不锈钢丝网的直径依次为6、7、8、9、……厘米。 

多层梯形栅式圆片形催化剂层的层数为12-20层。 

所述引风系统包括安装在外壳一端将室内风引入装置的排风扇和靠近排风扇部位的漏斗形气流分布器，所述漏斗形气流分布器的大端正对着排风扇，在漏斗形气流分布器外壳上设有通风孔。 

所述紫外光灯管的波长在254mm和365nm之间，紫外光灯管为长条形，长条形紫外光灯管的一端固定在漏斗形气流分布器末端的灯座上，另一端由支架支撑。 

所述外壳内壁粘贴或涂有一层反光材料。 

所述竹炭负载Ce掺杂纳米TiO₂多层梯形栅式圆片形催化剂层的制备方法，包括以下步骤： 

(1)Ce掺杂纳米TiO₂在竹炭上的负载： 

制作厚度为2mm的竹炭片。将经过超声波清洗的竹炭基材浸入新制的Ce掺杂纳米TiO₂溶胶中3-8min，在60-100℃烘干，再经粉碎过200-300目筛后制成的竹炭负载Ce掺杂纳米TiO₂催化剂粉末，其中纳米TiO₂/竹炭(质量)＝0.05-0.1。 

(2)用粉末-钢丝圈压片法将竹炭负载Ce掺杂纳米TiO₂催化剂粉末压在不同直径的不锈钢丝网上，其厚度为1-4mm；，所述不同直径的不锈钢丝网的直径依次为6、7、8、9、……厘米；在每层圆片形催化剂层中部设有穿过紫外光灯管的孔。 

使用时接通电源，紫外光灯发光，风扇开始转动，将含有甲醛的空气吹入净化装置内，气体先通过漏斗形气流分布器使气体均匀分布，且减缓风速，再轴向依次接触多层梯形栅式环状竹炭负载Ce掺杂纳米TiO₂催化剂层，甲醛被竹炭吸收，又在Ce掺杂纳米TiO₂催化剂作用下被降解成水和二氧化碳，排出装置；未及反应的甲醛被吸附在竹炭中等待降解。从而实现空气的净化。 

本发明的优点：采用竹炭负载Ce掺杂纳米TiO₂催化剂层，其竹炭吸收效率高；提高了催化剂的利用率，使未及催化的甲醛可滞后降解，也有利于TiO₂的吸收。克服了已有技术中只有吸附在催化剂表面的有机物才能被降解的缺点，大大提高了TiO₂催化剂的降解能力；，又采用多层梯形栅式环状，进一步增加了光照表面，提高光反应效率，在反应器内侧设有反光材料，可加强光反射和隔绝催化剂与容器壁的接触。可在常温常压下将甲醛等有机物降解为水和二氧化碳，不会产生二次污染；经实验本发明的甲醛净化效率在二小时内可达94％以上；且纳米TiO₂性质稳定，无毒无害；Ce掺杂纳米TiO₂/竹炭催化剂可以循环使用，解决了消费者频繁更换反应器的烦恼；其结构简单实用，成本低。符合消费者物美价廉的要求，又适应时代潮流，环保节能。