[发明专利]使用光催化性旋涡悬浮颗粒的气体净化

说明书

背景技术

旋风分离是一种不使用过滤而从气体中分离颗粒的方法。将气体注入圆柱或圆锥旋风腔室中，设置始自腔室一端并终止于腔室另一端的高速旋流；然后该流方向反转，并通过旋风腔室顶部的出口向上离开旋风中心。使用市售旋涡/旋风型颗粒分离器可以按密度分离颗粒。

发明内容

在使用悬浮于气体旋涡中的光催化性颗粒的气体净化的说明性实施方式中，容器界定出容纳光催化性颗粒的腔室。腔室的入口容许气流进入，所述气流在腔室内引起气体旋涡，从而使至少部分光催化性颗粒悬浮，所述光催化性颗粒接触气体流(gas stream)中的污染物。如窗口、灯或发光二极管(LED)等光源通过例如引起接触悬浮的光催化性颗粒的污染物氧化而使悬浮的光催化性颗粒活化。出口将气流从腔室中排放出。

示例性腔室可以具有截止点(cut point)，所述截止点的定义为以50%的效率从气体旋涡中除去的颗粒的尺寸，所述尺寸等于或大于约10μm。在说明性方法中，直径大于截止点的颗粒以大于50%的效率从气体旋涡中除去。示例性腔室还可以是渐缩的，即它们可以具有沿其长度递减的半径。例如，渐缩式腔室可以是圆锥体、截头圆锥体、抛物面或双曲面的形状。

用于本技术方案的实施方式中的说明性光催化性颗粒可以包括二氧化钛或任何其他适合的光催化性材料。光催化性颗粒各自的直径可以为约1μm～约100μm；例如，光催化性颗粒可以具有约10μm的平均直径。在一些实施方式中，可以将截止点选择为比平均粒径低约10μm、20μm或30μm。

在一些说明性实施方式中，容许进入腔室的气流包括污染空气(contaminated air)。说明性气体净化器可以包括连接在入口与腔室的一端之间的导管，以将落在气体旋涡之外的光催化性颗粒传送回腔室中，在此能够使所述光催化性颗粒再次进入气体旋涡。在一些情形中，捕集器可以基于尺寸和/或静电性质收集传送至导管中、或经导管传送的颗粒。

示例性气体净化可以包括在腔室出口收集低于阈值尺寸(如约1μm、约4μm或约10μm)的颗粒。颗粒收集可以利用过滤器或静电捕集器等进行。

本技术方案的另一些实施方式的说明性气体净化器包括：界定出腔室的容器、容许气流进入腔室的入口和连接在入口与腔室的一端之间的导管。气流在腔室内引起气体旋涡，从而使颗粒悬浮在腔室内。导管将至少部分落在气体旋涡之外的颗粒传送回腔室中。出口将气流从腔室中排放出。

以上发明内容只是示例性的，并且不以任何方式进行限制。除上述说明性方面、实施方式和特征之外，其他方面、实施方式和特征将通过参照以下附图和具体实施方式变得显而易见。

附图说明

图1是常规旋风腔室的示意图。

图2是本技术方案的实施方式的示例性气体净化器的示意图。

具体实施方式

光催化性颗粒的受照射旋涡可用于净化受化学、生物和微粒污染的气体，如空气、废气、污气、农业排放气或工业排放气。一定大小的颗粒在旋风腔室中通过旋涡而循环。污染气体或未净化气体进入腔室，通过可根据污染物选择的光催化剂净化，并作为净化气体离开腔室。旋涡悬浮可以在小体积中提供较大的、且持续更新的光反应性表面，这是因为光催化性颗粒的所有表面均可用于反应，并且光催化性颗粒不断地进行混合并暴露于(及再暴露于)可以是紫外(UV)光照的照射中。滞留时间随旋涡过程的连续混合而增加。

与其他气体净化技术相比，本技术方案的实施方式在小体积中更充分地利用了极大的光反应性表面积。示例性旋风腔室不具有移动部分，因此其高效节能，并且不需要太多维护。催化剂维护可以简单至使用新颗粒替换旧颗粒。

说明性气体净化器可以被构造为用于如建筑物或车辆内的中央式、独立式或便携式作业，或者甚至是可穿戴式空气净化器(例如，用于在油漆烟雾下工作，等等)。例如，示例性净化器非常适合于嵌入式整合(drop-in integration)至现有的中央式空气处理系统，如用于住宅及商用建筑物、医院、无尘室等中的那些中央式空气处理系统，以及整合至用于房间或车辆等的便携式空气净化中。说明性气体净化可以利用多种廉价且无毒的光催化剂(如二氧化钛(TiO₂))，以及多种来源例如太阳、发光二极管(LED)、灯等的光照进行。

旋风气体净化和“截止点”