一种去除室内VOCs的空气净化器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种去除室内VOCs的空气净化器及其制备方法，属于空气净化技术领域，特别涉及一种真空紫外光催化空气净化器。本发明专利技术的空气净化器包括底壳、光催化降解单元、臭氧分解净化单元、风扇、顶壳、外壳体。本发明专利技术可以在室温下持续、快速地降解室内空气中的VOCs，同时净化二次污染物和多余的臭氧，且结构简单，制造方便，可为室内人员提供更健康的生活环境，对于光催化空气净化器的发展具有重要意义。

Air purifier for removing indoor VOCs and preparation method thereof

The invention relates to an air purifier for removing indoor VOCs and a preparation method thereof, belonging to the technical field of air purification, in particular to a vacuum ultraviolet catalytic air purifier. The air purifier of the invention comprises a bottom shell, a photocatalytic degradation unit, an ozone decomposing and purifying unit, a fan, a top shell and an outer shell. The invention can quickly and continuously at room temperature, the degradation of VOCs in indoor air purification, while two pollutants and excess ozone, and has the advantages of simple structure, convenient manufacture, can provide a healthy living environment for people in the room, is very important for the development of photocatalytic air purifier.

【技术实现步骤摘要】
一种去除室内VOCs的空气净化器及其制备方法
本专利技术涉及空气净化
，特别涉及一种真空紫外光催化空气净化器。
技术介绍
近年来，环境污染的控制与治理是人类社会面临和亟待解决的重大课题，人们对环保的认识已由室外延伸到了室内。从汽油、建筑材料、家具、香烟、电器等释放到室内的挥发性有机化学物质(VOCs)多达三百多种，其中包括甲醛、苯系物、氨、二氯(三氯)乙烯、一氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等高危险、高毒害气体。这些化学物质会引发人类和动物身体机能的功能异常，长期吸入甚至可以引起白血病、癌症等疾病。面对室内空气污染的严峻形势，人们迫切需要寻求一种经济有效且环境友好的处理方法。室内空气的净化方式分为自然净化法和强制净化法。自然净化就是通过自然通风，开窗通风换气或安装排风扇，用新鲜空气置换室内被污染的空气，适合污染物较轻的场合，同时自然净化的效果取决于室外环境的清洁程度。强制净化则是采用一定的技术或技术产品使室内空气的质量好转，特别适用于居室和办公场所等具有密封性且污染物很难向室外扩散的情况。强制净化又可分为回收法和分解法两种方式。回收法是室内空气的传统处理方法，通常利用物理或化学方法将空气污染物进行收集，例如机械过滤式、吸附式、静电式、负氧离子空气净化器等。该类方法对于固体颗粒污染物的去除效果较好，缺点是对于气态污染物特别是VOCs的去除效果较差。对于吸附式净化装置，随着时间的推移，吸附材料将达到饱和，当温度、风速升高到一定程度的时候，所吸附的污染物就有可能游离出来，再次进入室内空气之中，因此需要定时更新。分解法是通过化学反应将气态污染物降解，最终变为对人体无害的物质，例如光催化空气净化器、臭氧空气净化器和生物法空气净化器，其中光催化技术作为一种新型氧化技术日益受到国内外学者的关注。2003年有研究者考察了纳米TiO2涂料的光催化性能以及市面上销售的几种光催化空气净化器的性能(暖通空调2002,32，23-25；北京工业大学学报2005，31，58-62)，发现TiO2颗粒对二氧化氮、二氧化硫及甲醛等室内空气污染物均有较好的降解效果并列举了几种光催化空气净化器所存在的一些技术问题，如纳米材料负载的不够牢固或几乎没有起到作用等，其研究为今后光催化空气净化器的研制开发提供了基础。2007年，研究者将WO3改性的P25负载于蜂窝铝(IndoorAir2007，17，305–316)，在UVC(254nm)光下光催化降解低浓度VOCs取得良好的降解效果，但能耗过高成本高。2013年有报道将TiO2负载在碳织物纤维上(JournalofHazardousMaterials2013，261，130–138)，在真空紫外光下光催化净化室内空气，能耗较低降解效率较高，但是该方式存在不能有效去除产生的过多臭氧而形成污染。2014年，研究者将Pd负载于TiO2薄膜上，在室温下真空紫外光催化降解甲苯和臭氧获得了很好的去除效果(ChemicalEngineeringJournal2014，252，337–345)，但是该方法引入贵金属Pd，提高制备成本不便于实际应用。综上所述，室内空气净化器还是一个新旧技术并存的领域也是一个很有发展前途的领域。如今，各种室内空气净化器层出不穷，但就净化效果来说都不是很理想。必须综合各种净化原理的优点，完善其性能，设计出综合性较强的多重净化作用的室内空气净化器，才能彻底提高室内空气品质。利用二氧化钛作为光催化剂，在真空紫外光下催化降解VOCs，包括难降解物质和其他方法难以除去的痕量污染物，最终生成CO2和H2O。虽然存在催化剂失活、催化剂难以固定、浓度降低降解效率也随之下降、产生多余臭氧等缺点，但总体上该技术有望成为净化室内空气中VOCs的有效手段。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提出一种去除室内VOCs的空气净化器，本专利技术可以在室温下持续、快速地降解室内空气中的VOCs，同时净化二次污染物和多余的臭氧，且结构简单，制造方便，可为室内人员提供更健康的生活环境，对于光催化空气净化器的发展具有重要意义。一种去除室内VOCs的空气净化器，其特征在于，所述净化器包括底壳、光催化降解单元、臭氧分解净化单元、风扇、顶壳、外壳体；所述底壳具有筛孔用于空气流入和过滤大颗粒杂物，底壳下安装有支脚；所述光催化降解单元包括VUV灯、VUV灯底座、支架、钛片、固定板、VUV灯电路控制装置；VUV灯固定在VUV灯底座上，VUV灯至少一根，支架上装有钛片，钛片通过固定板固定在支架上，固定板对其内部件实现四周密封，在固定板外侧一边有VUV灯电路控制装置，电路控制装置包括灯镇流器、镇流器固定板、接线端子，镇流器固定安装在镇流器固定板上，接线端子与电源开关相连；所述臭氧分解净化单元包括除臭氧装置舱和放置在其内的除臭氧装置，臭氧分解净化单元上方设有密封板并开有专门出风口，风扇固嵌在出风口处，风扇与出风口尺寸相适应；所述顶壳上有出风口、电源开关、温度控制面板、风速控制开关、时间控制开关，电源开关分别与风扇、加热棒、VUV灯电源相连，风速控制开关与风扇控制器相连，时间控制开关与加热棒控制器相连；外壳体与底壳、顶壳组合将净化器部件封装在里面。所述底壳和光催化降解单元之间还设有风扇，用于控制净化更多污染的空气。所述支架、固定板为钢制的支架和固定板。所述固定板外侧与VUV灯电路控制装置的对应面装有配重板。所述VUV灯为4－9个，分别在支架分隔成的4－9格内固接在VUV灯底座上，在支架上布置有钛片与VUV灯相邻。所述钛片上负载有二氧化钛，贵金属、阳离子或阴离子改性的二氧化钛以及ZnO、WO3、Ga2O3、In2O3及其改性光催化剂的至少一种。所述除臭氧装置包括由过滤网、颗粒滤料形成的过滤层和/或是负载锰氧化物的铝片原位再生装置。所述过滤层中的颗粒滤料为椰壳活性炭、浸渍碘化钾的煤质活性炭、活性炭纤维、蜂窝活性炭或者沸石中的一种或几种。所述负载锰氧化物的铝片原位再生装置是铝片上负载的锰氧化物为去除臭氧的催化剂，铝片至少一片，在铝片层间穿插加热棒或在铝片上设有孔，加热棒穿插在孔中。一种负载锰氧化物的铝片制备方法如下：(1)将铝片进行脱脂处理，至表面完全润水；(2)将高锰酸盐溶于水中，搅拌使其充分溶解后加入辅助剂氨水或尿素，搅拌至均匀混合；(3)将步骤(1)处理所得的铝片投入至步骤(2)的混合溶液中再置于恒温水浴加热；(4)将步骤(3)完成后的铝片取出，洗涤并干燥；(5)用催化剂、水基粘合剂、水的重量比例为1-10:1-5:1-10配制催化剂浆料；(6)将步骤(4)得到的铝片浸入步骤(5)的浆料中，至铝基上或铝片上均匀的挂浆，在室温-105℃干燥15分钟；(7)重复步骤(6)3-5次后，完全干燥得到负载锰氧化物的铝片；所述混合溶液中高锰酸盐的浓度为0.1-60g/L，氨水或尿素的浓度为1.0-40g/L。所述铝基的表面积与高锰酸盐的浓度比为0.2-28cm2:0.1-60g/L。所述催化剂的颗粒大于100目、为水钠锰矿型二氧化锰催化剂；所述催化剂浆料的pH值为5-9。所述步骤(1)中的脱脂处理采用清洗剂将铝片表面的油脂进行清洗，再用清水洗涤；所述清洗剂是酸性、碱性或有机溶剂的脱脂剂。所述步骤(2)中的高锰酸盐为水溶性高锰酸盐，为高锰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除室内VOCs的空气净化器，其特征在于，所述净化器包括底壳、光催化降解单元、臭氧分解净化单元、风扇、顶壳、外壳体；所述底壳具有筛孔用于空气流入和过滤大颗粒杂物，底壳下安装有支脚；所述光催化降解单元包括VUV灯、VUV灯底座、支架、钛片、固定板、VUV灯电路控制装置；VUV灯固定在VUV灯底座上，VUV灯至少一根，支架上装有钛片，钛片通过固定板固定在支架上，固定板对其内部件实现四周密封，在固定板外侧一边有VUV灯电路控制装置，电路控制装置包括灯镇流器、镇流器固定板、接线端子，镇流器固定安装在镇流器固定板上，接线端子与电源开关相连；所述臭氧分解净化单元包括除臭氧装置舱和放置在其内的除臭氧装置，臭氧分解净化单元上方设有密封板并开有专门出风口，风扇固嵌在出风口处，风扇与出风口尺寸相适应；所述顶壳上有出风口、电源开关、温度控制面板、风速控制开关、时间控制开关，电源开关分别与风扇、加热棒、VUV灯电源相连，风速控制开关与风扇控制器相连，时间控制开关与加热棒控制器相连；外壳体与底壳、顶壳组合将净化器部件封装在里面。

【技术特征摘要】
1.一种去除室内VOCs的空气净化器，其特征在于，所述净化器包括底壳、光催化降解单元、臭氧分解净化单元、风扇、顶壳、外壳体；所述底壳具有筛孔用于空气流入和过滤大颗粒杂物，底壳下安装有支脚；所述光催化降解单元包括VUV灯、VUV灯底座、支架、钛片、固定板、VUV灯电路控制装置；VUV灯固定在VUV灯底座上，VUV灯至少一根，支架上装有钛片，钛片通过固定板固定在支架上，固定板对其内部件实现四周密封，在固定板外侧一边有VUV灯电路控制装置，电路控制装置包括灯镇流器、镇流器固定板、接线端子，镇流器固定安装在镇流器固定板上，接线端子与电源开关相连；所述臭氧分解净化单元包括除臭氧装置舱和放置在其内的除臭氧装置，臭氧分解净化单元上方设有密封板并开有专门出风口，风扇固嵌在出风口处，风扇与出风口尺寸相适应；所述顶壳上有出风口、电源开关、温度控制面板、风速控制开关、时间控制开关，电源开关分别与风扇、加热棒、VUV灯电源相连，风速控制开关与风扇控制器相连，时间控制开关与加热棒控制器相连；外壳体与底壳、顶壳组合将净化器部件封装在里面。2.根据权利要求1所述的净化器，其特征在于，所述底壳和光催化降解单元之间还设有风扇，用于控制净化更多污染的空气。3.根据权利要求1或2所述的净化器，其特征在于，所述支架、固定板为钢制的支架和固定板。4.根据权利要求1或2所述的净化器，其特征在于，所述固定板外侧与VUV灯电路控制装置的对应面装有配重板。5.根据权利要求1或2所述的净化器，其特征在于，所述VUV灯为4－9个，分别在支架分隔成的4－9格内固接在VUV灯底座上，在支架上布置有钛片与VUV灯相邻。6.根据权利要求1或2所述的净化器，其特征在于，所述钛片上负载有二氧化钛，贵金属、阳离子或阴离子改性的二氧化钛以及ZnO、WO3、Ga2O3、In2O3及其改性光催化剂的至少一种。7.根据权利要求1或2所述的净化器，其特征在于，所述除臭氧装置包括由过滤网、颗粒滤料形成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彭义，王海燕，郑红，徐同舟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11