專利名稱：高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣凈化裝置，特別是一種高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，屬于空氣凈化技術領域。
背景技術：
隨著生活水平提高和生活方式改變，人們在室內生活的時間越來越長，室內空氣質量的優劣直接影響到人們的工作和生活。低劣的空氣質量會使人注意力分散，工作效率下降，嚴重時還會使人產生頭痛、惡心、疲勞、皮膚紅腫等癥狀。因此，人們越來越重視空氣質量問題。現有空調箱大多采用干式過濾網，不能對空氣起到消毒、去味等凈化作用，空氣中塵粒和有害細菌會粘附在過濾網上，若不及時清洗將容易造成空氣二次污染；另一方面塵粒粘附在過濾網上減少了空氣的進入量，降低了空調機工作效率。經對現有技術的文獻檢索發現，中國實用新型CN201120124779. X號，名稱為水噴淋濕式空氣凈化裝置，公開了一種讓含塵氣體與水密切接觸，通過霧化水顆粒和氣流中的塵粒結合的水噴淋濕式空氣凈化裝置。但這種空氣凈化裝置不能有效去除空氣中的氣態污染物和病菌生物體，而且存在水中病菌體向空氣傳播的潛在問題。中國實用新型CN201120115555.2號，名稱為管道式空氣凈化滅菌器，采用紫外線和和光觸媒方法對空氣進行滅菌，但這種裝置只有當空氣和紫外線及光觸媒介質接觸時間足夠長時才能保證空氣滅菌效果，因此，在實際應用中具有一定的局限性。

發明內容
為克服已有技術的不足和缺陷，本發明提供了一種高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，該系統首先利用空氣過濾器去除空氣中較大粒徑的懸浮物，然后利用殺菌消毒后的凈化水去除空氣中細小懸浮物和氣態污染物，最后利用光催化消毒和紫外線殺菌方法進一步去除空氣中殘留的極少部分氣態污染物和病菌生物體，完成空氣的凈化過程。光催化凈化原理是利用光催化劑材料在強紫外線照射下，直接將A和H2O轉化為為強氧化劑，從而可在常溫常壓下對室內有機污染物進行氧化分解作用，生成無毒的H2O和CO2,同時還可以滅掉空氣中的病菌生物體。由于噴淋水帶走空氣中的大量固/氣態污染物和病菌，為保證噴淋水無毒無菌，采用光催化-紫外線-超聲波協同強化殺菌消毒方法對凈化空氣后的水進行殺菌消毒處理。超聲波具有以下兩方面作用①·能在液體中產生高強度激波，在某一區域形成很高的爆炸壓力，可直接對液體中的病菌生物體進行“剿殺”；②.能防止水中的光催化納米顆粒聚團，保證液體中材料的納米特征。本發明是通過以下技術方案實現的，本發明的一種高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，包括空氣過濾器、填料噴淋塔、光觸媒空氣殺菌箱、風機、風管、超聲波發生器、超聲波換能器、光催化納米溶液、第一紫外線燈管、濾膜、循環水泵、循環水管、布液器和水箱； 其中，光觸媒空氣殺菌箱包括第二紫外線燈管和納米光催化板；空氣過濾器、填料噴淋塔、 光觸媒空氣殺菌箱和風機沿空氣流向依次布置在風管中，光觸媒空氣殺菌箱中的第二紫外線燈管和納米光催化板進行交錯排列形成空氣通道；第一紫外線燈管裝設于水箱中；水箱位于填料噴淋塔下方，水箱中存有光催化納米溶液，水箱頂面進水口和填料噴淋塔出水口相連通，水箱底面和超聲波換能器的輻射面通過無縫粘接連接；水箱底部的出水口安裝有濾膜，并與循環水泵的進口相連；循環水泵的出口通過循環水管和布液器相連；布液器位于噴淋填料塔上方；超聲波換能器的電極端和超聲波發生器的電輸出端相連接。較佳地，所述光催化納米溶液中的光催化材料和納米光催化板表面的光催化材料采用氧化物半導體光催化材料制成，所述空氣過濾器為用于捕集粒徑大于5微米的懸浮顆粒的初效空氣過濾器、用于捕集粒徑大于1微米的懸浮顆粒的中效空氣過濾器或用于捕集粒徑大于0. 1微米的懸浮顆粒的高效空氣過濾器。較佳地，光催化納米溶液由納米光催化粉末和軟化純水的混合而成，所述濾膜的濾孔孔徑小于光催化納米溶液中納米光催化顆粒粒徑，但大于水分子直徑。較佳地，所述水箱、所述噴淋填料塔、所述循環水管、所述布液器和所述風管的內表面均采用強抗菌材料制成或具有強抗菌材料的鍍層。進一步地，所述強抗菌材料為銀、銅或鋅等金屬，或者是無機納米抗菌劑。較佳地，所述氧化物半導體光催化材料為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫或二氧化鋯寸。較佳地，所述超聲波發生器的輻射頭采用的頻率范圍是30kHz IOOkHz。較佳地，本發明使用的超聲波發生器的功率大于10瓦。本發明采用過濾器、水噴淋和光催化-紫外線-超聲波協同強化殺菌消毒方法對對室內空氣進行處理，可保證很好的室內空氣污染物去除凈化效果，將大大提高室內空氣品質，降低由室內空氣污染物導致人們各種疾病的風險，可廣泛應用于機艙、公共交通、辦公室、商場等室內空氣凈化，具有很好的社會和經濟效應。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特征和效果。


圖1是本發明的一個較佳實施例的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本實施例發明包括空氣過濾器1，填料噴淋塔2，光觸媒空氣殺菌箱3， 風機4，風管5，超聲波發生器6，超聲波換能器7，光催化納米溶液8，第一紫外線燈管9，濾膜10，循環水泵11，循環水管12，布液器13，水箱14，其中，光觸媒空氣殺菌箱3包括納米光催化板15和第二紫外線燈管16。空氣過濾器1，填料噴淋塔2，光觸媒空氣殺菌箱3和風機 4沿空氣流向依次布置在風管5中，光觸媒空氣殺菌箱3中的納米光催化板15和第二紫外線燈管16進行交錯排列形成空氣通道，水箱14中的光催化納米溶液8由納米光催化粉末和軟化純水的混合而成，水箱14中安裝有第一紫外線燈管9，水箱14位于填料噴淋塔2下方，水箱14頂面進水口和填料噴淋塔2出水口相連通，水箱14底面和超聲波換能器7的輻射面進行無縫粘接連接，水箱14底部的出水口安裝有濾膜10，并和循環水泵11的進口相連，循環水泵11的出口通過循環水管12和布液器13相連，布液器13位于噴淋填料塔6上方，超聲波換能器7的電極端和超聲波發生器6的電輸出端相連接。室內空氣含有固態污染物(灰塵、病菌及微生物體等)和氣態有機污染物(VOC)， 當室內空氣在風機4的驅動下首先通過空氣過濾器1，使得室內空氣中的大顆粒固態污染物被去除，然后經流噴淋填料塔2，來自布液器13的凈化水在噴淋填料塔2中對空氣進行加濕處理同時，還能帶走空氣中的大部分細小固態污染物和氣態有機污染物(多數氣態有機污染物具有微溶于水特性)，處理空氣后的水進入水箱14，在超聲波換能器7、光催化納米溶液8和第一紫外線燈管9共同作用下，其中的病菌及微生物體被“剿殺”，其中的氣態有機污染物被分解成無毒物質，在循環水泵8驅動下，水箱14中的光催化納米溶液8通過濾膜10，其中的水被分離出來，依次通過循環水管12和布液器13后再次噴淋至填料噴淋塔2 中，周而復始，對室內空氣進行有效凈化。為了徹底清除空氣中殘留的氣態有機污染物，從噴淋填料塔2出來的空氣經流光觸媒空氣殺菌箱3被進一步滅菌凈化，完成室內空氣的凈化過程。本實施例中，光催化納米溶液8中的光催化材料和納米光催化板15表面的光催化材料采用氧化物半導體光催化材料(例如Ti02、Zn0、Sn02、或、ZiO2等)，空氣過濾器1根據實際要求可采用初效空氣過濾器(用于捕集粒徑大于5微米的懸浮顆粒)、中效空氣過濾器 (用于捕集粒徑大于1微米的懸浮顆粒)或高效空氣過濾器(用于捕集粒徑大于0. 1微米的懸浮顆粒)，濾膜10濾孔孔徑小于光催化納米溶液8中納米光催化顆粒粒徑，但大于水分子直徑。風管5、水箱14、噴淋填料塔2、循環水管12和布液器13均采用強抗菌材料(如銀、 銅、鋅等金屬或其他無機納米抗菌劑)，超聲波輻射頭采用的頻率范圍是30kHz 100kHz。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，包括空氣過濾器、填料噴淋塔、光觸媒空氣殺菌箱、風機、風管、超聲波發生器、超聲波換能器、光催化納米溶液、第一紫外線燈管、 濾膜、循環水泵、循環水管、布液器和水箱；其中，光觸媒空氣殺菌箱包括第二紫外線燈管和納米光催化板；空氣過濾器、填料噴淋塔、光觸媒空氣殺菌箱和風機沿空氣流向依次布置在風管中，光觸媒空氣殺菌箱中的第二紫外線燈管和納米光催化板進行交錯排列形成空氣通道；第一紫外線燈管裝設于水箱中；水箱位于填料噴淋塔下方，水箱中存有光催化納米溶液，水箱頂面進水口和填料噴淋塔出水口相連通，水箱底面和超聲波換能器的輻射面通過無縫粘接連接；水箱底部的出水口安裝有濾膜，并與循環水泵的進口相連；循環水泵的出口通過循環水管和布液器相連；布液器位于噴淋填料塔上方；超聲波換能器的電極端和超聲波發生器的電輸出端相連接。
2.如權利要求1所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述光催化納米溶液中的光催化材料和納米光催化板表面的光催化材料采用氧化物半導體光催化材料制成，所述空氣過濾器為用于捕集粒徑大于5微米的懸浮顆粒的初效空氣過濾器、用于捕集粒徑大于1微米的懸浮顆粒的中效空氣過濾器或用于捕集粒徑大于0. 1微米的懸浮顆粒的高效空氣過濾器。
3.如權利要求1所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，光催化納米溶液由納米光催化粉末和軟化純水的混合而成，所述濾膜的濾孔孔徑小于光催化納米溶液中納米光催化顆粒粒徑，但大于水分子直徑。
4.如權利要求1所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述水箱、 所述噴淋填料塔、所述循環水管、所述布液器和所述風管的內表面均采用強抗菌材料制成或具有強抗菌材料的鍍層。
5.如權利要求4所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述強抗菌材料為銀、銅或鋅。
6.如權利要求4所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述強抗菌材料為無機納米抗菌劑。
7.如權利要求2所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述氧化物半導體光催化材料為二氧化鈦、氧化鋅、氧化錫或二氧化鋯。
8.如權利要求1所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述超聲波發生器的輻射頭采用的頻率范圍是30kHz 100kHz。
9.如權利要求1所述的高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，其特征在于，所述超聲波發生器的功率大于10瓦。
全文摘要
一種高能超聲波耦合光催化空氣凈化系統，包括空氣過濾器，填料噴淋塔，光觸媒空氣殺菌箱，風機，風管，超聲波發生器，超聲波換能器，光催化納米溶液，第一紫外線燈管，濾膜，循環水泵，循環水管，布液器，水箱，其中，光觸媒空氣殺菌箱包括第二紫外線燈管和納米光催化板。本發明首先利用空氣過濾器去除空氣中較大粒徑污染物，然后利用殺菌消毒后的凈化水去除空氣中細小懸浮物和氣態污染物，最后利用光催化消毒和紫外線殺菌方法進一步去除空氣中殘留的少部分氣態污染物和病菌生物體。該空氣凈化系統具有滅菌效果好、空氣處理容量大等特點，可廣泛應用于機艙、公共交通、辦公室、商場等室內空氣凈化，具有很好的社會和經濟效應。
文檔編號F24F13/00GK102506468SQ20111036398
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者姚曄, 陳靜 申請人:上海交通大學