[发明专利]利用太阳能的窗式光催化空气净化器

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能的窗式光催化空气净化器，特别是一种在太阳光照射下，利用光催化作用降解空气中有毒有害气体，并具有灭菌和除臭作用，进行空气净化的光催化空气净化器，属于空气净化领域。

背景技术

据统计，城市居民平均每天在室内的工作和生活时间占全天的92％以上，因此室内空气质量对人体健康的影响非常重要。然而随着大气污染的增加，室内装饰材料的使用，特别是冬季通风不足或者空调和暖气使用中的密闭房间内，室内空气质量令人严重担忧。来自于居室装饰以及人类自身生活产生的甲醛等挥发性有机物以及细菌、病毒等微生物是主要的室内空气污染源，这些污染物将破坏人体免疫系统，对身体健康的危害是显著的，甚至可能威胁生命安全。

随着人们对生活质量的提高和对自身保健的关注，家用空气净化器具有广阔的市场。目前国内外常用的空气净化器主要采用活性炭吸附、臭氧净化、紫外光杀菌、高压静电和负离子除尘等技术。这些技术能够部分转移或破坏污染物，却效率较低而且存在二次污染等问题。光催化技术利用具有光催化作用的半导体光催化材料，如TiO₂，在紫外光照下产生电子激发，形成强氧化能力的空穴和强还原能力的电子，作用于有机污染物上而引起的一系列化学反应，将甲醛等有机污染物降解成二氧化碳和水，不产生二次污染，从而彻底净化空气。利用光催化技术进行空气净化处理具有明显的优势，成为一个新的发展趋势。

尽管一些光催化空气净化器进入市场，然而目前使用的光催化空气净化器结构比较复杂，光催化组件的效果不佳，据文献《北京工业大学学报》2005，31(1)，58-62，“几种光催化空气净化器的性能测试分析”记载，研究表明几种光催化空气净化器的性能均存在严重的问题，光催化部分没有发挥主要净化作用。另一方面，目前商品化或者专利中涉及的光催化空气净化器，均采用负载普通的TiO₂作为光催化元件，需要在紫外光下激发发生效用。所以空气净化器中通常使用紫外灯作为光源，增加了能耗和运行费用，也使得净化器结构相对比较复杂。而太阳光能量主要 集中在400-700nm的可见光范围，利用太阳光的光催化技术能够提高太阳能利用效率，在化石能源价格持续上涨的今天，更是具有特别重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用太阳能的窗式光催化空气净化器，利用太阳能进行室内空气净化，实现低运行成本、高净化效率。

为实现上述目的，本发明将空气净化器的机体设计为一个梯形箱体，机体内部的光催化反应腔设置光催化组件，所述光催化组件由若干片负载可见光响应的光催化剂的反应片间隔排列组成，机体内侧贴反射膜，以保证箱体内实现完全的阳光照明。机体室外的受光斜侧面开有光学窗口，机体面向室内的一侧安装进风口和出风口，进风口处安装空气过滤网并设有导流板，进风口内侧安装风机。依靠机体底部和外侧的太阳能电池供电，或者直接采用市电供电。

本发明的利用太阳能的窗式光催化空气净化器具体结构为：包括进风口、风机、过滤网、导流板、光催化反应腔、机体、光学窗口、反射膜、光催化组件、出风口。各部件连接方式为：整个机体为一个梯形箱体，机体内部的光催化反应腔设置光催化组件，所述光催化组件由若干片负载可见光响应的光催化剂的反应片间隔排列组成，机体的内侧贴反射膜，机体室外的受光斜侧面开有光学窗口，机体面向室内的一侧安装进风口和出风口，进风口处安装空气过滤网并设有导流板，进风口内侧安装风机。

本发明中，所述光学窗口为半球形光学窗口，设置一个或多个，可以采用高强度透明塑料制成。

本发明中的光催化组件采用若干片负载可见光响应的光催化剂的反应片，以间隔排列方式组成，反应片为一种多孔状载体，如可以采用梯形不锈钢网，经预处理后涂敷活性碳、无机胶黏剂和可见光响应的催化剂。

本发明中的光催化组件可以采用泡沫金属、陶瓷、蜂窝陶瓷、多孔耐水纸、塑料或者树脂、玻璃丝、金属丝网等作为载体，以活性炭和无机硅化合物的混合溶液为粘结剂，利用溶胶凝胶、浸渍刷涂、磁控溅射、喷涂等方法，将具有可见光活性的非金属掺杂TiO₂、钴或镍的氧化物负载的钒酸铋以及其它可见光响应的光催化剂负载于载体的表面，得到自然光下活性高、不易脱落、耐久性好的光催化部件。