光催化氧化空气净化系统技术方案

光催化涂层将吸附在涂层上的挥发性有机化合物氧化成水，二氧化碳，及其他物质。当紫外光的光子被涂层吸收时，形成了反应性的羟基。当污染物被吸附在所述涂层上时，所述羟基将污染物氧化生成水，二氧化碳，及其他物质。湿度对二氧化钛涂层的光催化性能有影响。水强烈地吸附在所述涂层上，并且水和污染物竞争所述涂层上的吸附点。磁控管发射具有希望的波长的微波。所述微波仅仅被吸附的水吸收，将所述水从光催化涂层上解吸，并且为污染物提供附加的光氧化位点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及空气净化系统，其通过降低湿度对氧化过程的负面影响提高光氧化速率，所述氧化过程将污染物氧化成二氧化碳，水及其他物质。室内空气可能包含微量的污染物，包括一氧化碳和挥发性有机化合物，例如甲醛，甲苯，丙醛，丁烯，和乙醛。吸收剂空气过滤器，例如活性炭，已经被用于从空气中除去这些污染物。当空气流过过滤器时，过滤器阻碍污染物的通过，允许不含污染物的空气从过滤器流出。使用过滤器的缺点是它们只是简单地阻碍污染物的通过，而不是破坏它们。二氧化钛已经被用作空气净化器中的光催化剂，用于破坏污染物。当用紫外光照射二氧化钛时，光子被二氧化钛吸收，将电子从价带激发到导带，这样在价带中产生空穴，并且在导带中增加电子。激发的电子与氧反应，并且保留在价带中的空穴与水反应，形成反应性的羟基。当污染物吸附在二氧化钛光催化剂上时，羟基进攻污染物并且将污染物氧化成水，二氧化碳，及其他物质。水和污染物竞争光催化剂上的吸附点。因为在周围空气中水的浓度远远大于污染物的浓度，因此水蒸汽具有大的占据光催化剂上的给定吸附点的几率。例如，存在数千ppmv的水蒸汽和远远低于1ppmv的气态污染物。另外，水在光催化剂上形成氢键，氢键比将污染物保留在光催化剂上的范德华力强得多。吸附在光催化剂上的水蒸汽阻碍了污染物到达光催化剂上的光氧化位点，抑制了污染物的光氧化。光催化剂的光催化活性在大约5到30％相对湿度下、最优选在15％的相对湿度下达到最大。当湿度在此范围基础上提高时，光催化速率急剧降低。例如，在60％的相对湿度下，光催化速率降低二分之一。降低的程度也取决于污染物。可以使用微波来保持最理想的在潮湿空气中污染物的光氧化速率。微波有选择地从光催化剂上解吸水分子，释放光氧化位点，使它们能够吸收污染物。美国专利5,933,702公开了光催化空气消毒系统，其在高于40％的湿度下操作。在该系统中，光催化性能在提高的湿度下提高。然而，一般地，当湿度提高时，光催化速率降低，因为水与污染物竞争光催化剂上的吸附点。因此，本领域中需要一种空气净化系统，其通过降低湿度对氧化过程的负面影响而提高光氧化速率，所述氧化过程将污染物氧化成二氧化碳，水及其他物质。
技术实现思路
扇机将空气吸入空气净化系统。空气流过蜂窝结构的开放的通路或者通道。蜂窝结构的表面涂覆有二氧化钛光催化涂层。定位在相继的蜂窝结构之间的紫外线光源将二氧化钛涂层活化。当紫外光的光子被二氧化钛涂层吸收时，电子从价带被激发到导带，在价带中产生空穴。导带中的电子被氧捕获。价带中的空穴与吸附在二氧化钛涂层上的水反应，形成反应性的羟基。当污染物，例如挥发性的有机化合物，被吸附到二氧化钛涂层上时，羟基进攻该污染物，从污染物中抽出氢原子，并且将挥发性有机化合物氧化成水，二氧化碳，及其他物质。湿度对二氧化钛涂层的光催化性能有影响。水强烈地吸附在所述涂层上，并且水和污染物竞争所述涂层上的吸附点。磁控管放射微波，微波将吸附在光催化涂层上的水解吸。选择微波的频率，使得吸附的水吸收微波。通过解吸水分子，使污染物可接近的吸附点的数目增加，从而提高了光氧化速率。光源，具有光催化涂层的蜂窝结构，以及磁控管位于相对的金属丝筛网之间。在相对的金属丝筛网之间限定了微波谐振腔。根据以下说明书和附图，可以更好地理解本专利技术的这些及其他特征。附图说明根据以下目前优选的实施方案的详细说明，对于本领域技术人员而言，本专利技术的各种特征和优点将变得显而易见。详细说明的附图可以简要地描述如下图1用图解法举例说明了封闭的环境，例如建筑，车辆或者其他结构，其包括内部空间和HVAC系统；图2用图解法举例说明了本专利技术的空气净化系统； 图3用图解法举例说明了空气净化系统的蜂窝结构；和图4用图解法举例说明了替代的空气净化系统。优选实施方案的详细说明图1用图解法举例说明了建筑、车辆或者其他结构10，其包括内部空间12，例如房间，办公室或者车辆客舱，例如小汽车，火车，公共汽车或者飞机。HVAC系统14将内部空间12加热或者冷却。内部空间12中的空气通过路径16被吸入HVAC系统14。HVAC系统14改变从内部空间12吸入16的空气的温度。如果HVAC系统14以冷却方式操作，则所述空气被冷却。作为选择，如果HVAC系统14以加热方式操作，则空气被加热。然后，空气由路径18返回到内部空间12，改变内部空间12中的空气的温度。在一个例子中，空气净化系统20在室温下操作。图2用图解法举例说明了空气净化系统20，其被用于净化建筑物或者车辆10中的空气，这通过将污染物例如挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物氧化成水、二氧化碳及其他物质来进行。挥发性有机化合物可以是甲醛，甲苯，丙醛，丁烯，乙醛，醛，酮，醇，芳香族化合物，链烯，或者链烷。空气净化系统20可以在空气沿着路径16被吸入HVAC系统14之前将空气净化，或者它可以在空气沿着路径18被吹入建筑物或者车辆的内部空间12之前将离开HVAC系统14的空气净化。空气净化系统20还可以是不与HVAC系统14一起使用的独立的单元。扇机34将空气通过进口22吸入空气净化系统20。空气流过颗粒过滤器24，该颗粒过滤器通过阻碍粒子的流动而滤出灰尘或者任何其他大的颗粒。然后空气流过基质28，例如蜂窝结构。图3用图解法举例说明了蜂窝结构28的前视图，该蜂窝结构具有许多六边形的开放的通路或者通道30。所述许多的开放的通路30的表面涂覆有二氧化钛光催化涂层40。当被紫外光活化时，所述涂层40将吸附在二氧化钛涂层40上的挥发性有机化合物氧化。正如以下解释的，当空气流过蜂窝结构28的开放的通路30时，被吸附在二氧化钛涂层的表面上的污染物被氧化成二氧化碳，水及其他物质。定位在相继的蜂窝结构28之间的光源32将开放的通路30的表面上的二氧化钛催化涂层40活化。正如所示，蜂窝结构28和光源32在空气净化系统20中交替设置。也就是说，在每一蜂窝结构28之间定位有光源32。优选，光源32是紫外线光源，其产生波长在180纳米到400纳米范围内的光。然而，光源32还可以是产生臭氧的灯。光源32照射活化在蜂窝结构28表面上的二氧化钛涂层40。当紫外光的光子被二氧化钛涂层40吸收时，电子从价带被激发到导带，在价带中产生空穴。二氧化钛涂层40必需存在氧和水，以将污染物氧化成二氧化碳，水，及其他物质。被激发到导带的电子被氧捕获。价带中的空穴与吸附在二氧化钛涂层40上的水分子反应，形成反应性的羟基。二氧化钛是将挥发性有机化合物氧化成二氧化碳，水及其他物质的有效的光催化剂。当污染物被吸附到涂层40上时，羟基进攻污染物，从污染物中抽出氢原子。在这一方法中，羟基将污染物氧化并且产生水，二氧化碳，及其他物质。优选，所述光催化剂是二氧化钛。在一个例子中，二氧化钛是Degussa P-25，或者等效的二氧化钛。然而，应当理解，可以使用其他光催化材料或者二氧化钛与其他金属氧化物的混合物，只要它们对于热催化功能是活性的载体。例如，光催化材料可以是Fe2O3，ZnO，V2O5，SnO2，或者FeTiO3。另外，可以将其他金属氧化物与二氧化钛混合，例如Fe2O3，ZnO，V2O5，SnO2，CuO，MnOx，WO3，Co3O4，CeO2，ZrO2，SiO2，Al2O3，Cr2O3，或者NiO本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气净化系统，其包括：基质；和施加在所述基质上的涂层；和将所述涂层上吸附的水蒸汽解吸的能量源。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TN奥比，SO海，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]