一种移动式智能空气净化机器人和方法与流程

本发明属于光催化降解挥发性有机物技术领域，尤其涉及一种移动式智能空气净化机器人和方法。

背景技术：

随着我国城镇化的步伐日益加快，新装修住房的室内环境问题及环境空气质量问题对人们的健康造成极大的威胁，VOC是一类常见的室内空气污染物，其成分复杂，来源广泛，对健康威胁大。传统的吸附技术只是将室内的VOC转移到室外，并没有彻底的降解，污染物又有重新进入室内的可能；废弃的吸附耗材对环境的潜在污染问题不容小觑。光催化是一项新型的VOC降解技术，负载型光催化纳米粒子能够在紫外灯照射下产生氧化性极强的自由基从而将室内VOC彻底氧化成无污染的CO₂和H₂O，保证了室内空气的清洁。

在实际应用过程中，大多数光催化降解VOC技术仅仅只是停留在实验阶段，进行一些中小型研究性试验，而对于较大空间的研究目前尚未有成功的数据，这使得光催化技术在实际应用方面仍有较大的困难。

鉴于光催化技术在较大空间应用的空缺，提供一种实时监测、快速移动、迅速降解的光催化设备是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

发明的目的：为了提供一种效果更好的移动式智能空气净化机器人和方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

方案一：

一种移动式智能空气净化机器人，其特征在于，包括机器人运动系统，可连接互联网的机器人电脑控制系统、显示面板及电源系统；所述机器人运动系统能带动整体的壳体移动，所述壳体内部包含进风风机，壳体上包含进风口以及出风口，壳体内部在风路行程上还包含空气净化部分；所述壳体能够被机器人运动系统带动着运动，还包含PM2.5传感器和/或VOC传感器，所述PM2.5传感器和/

或VOC传感器通信连接机器人电脑控制系统，所述机器人电脑控制系统能够判断并记录PM2.5传感器和/或VOC传感器的数据并能控制机器人运动系统运动。

本发明进一步技术方案在于，所述空气净化部分为出风过滤系统和/或光催化净化部分，所述光催化净化部分包含光催化剂及其载体；催化剂以多孔铝箔或泡沫金属为载体，采用环氧树脂作为粘合剂，将纳米二氧化钛P25粘合于铝箔表面或通过溶胶-凝胶法将TiO₂负载于载体表面，含有VOC的气体通过催化剂时，催化剂在紫外光的作用下将其分解。

本发明进一步技术方案在于，所述可连接互联网的机器人电脑控制系统能够连接中控系统，所述中控系统为手机、终端机等。

本发明进一步技术方案在于，所述显示面板可切换显示24小时内的VOC浓度，方便对去除效率的直接观测；该面板包含机器人所有控制单元的触摸开关；该面板同时显示环境温度及湿度；该面板在空气污染物浓度超标后将发出相应级别的警报信号并提供相应的处置建议，同时向手机APP发送相同信息。

本发明进一步技术方案在于，所述机器人运动系统能够记录行走路线以及行走时间，并能记录多个地点和时间时刻下的VOC浓度和PM2.5浓度。

方案二：

一种移动式智能空气净化机器人，其特征在于，包含机器人运动系统，所述机器人运动系统为扫地机器人，所述扫地机器人上方能放置空气净化部分，所述空气净化部分能够可拆放置在扫地机器人上，所述空气净化部分为空气净化器，所述空气净化器包含蓄电池系统，蓄电池能够给空气净化器供电。

本发明进一步技术方案在于，所述空气净化器下方包含吸盘，吸盘能够吸附在扫地机器人上方。

本发明进一步技术方案在于，所述空气净化器的壳体上包含凹槽，凹槽中能放置加湿器以及负离子发生器。

方案三：

一种移动式智能空气净化方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的净化机器人，包含如下步骤，

机器人边运动边检测所在位置的PM2.5的浓度和/或VOC浓度，随后判断PM2.5的浓度和/或VOC浓度的最高点所在的位置，随后机器人行至此处，开始净化，净化Tmin后，重新检测并重新寻找最高点进行净化。

方案四：

一种移动式智能空气净化方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的净化机器人，包含如下步骤，

1）在不进行工作时，反应器置于充电状态或不工作状态；

2）当房间内出现高浓度VOC/PM2.5区域时，传感器可自动感应该区域，发出报警并启动反应器运动系统移动至该区域；

3）传感器根据此处VOC/PM2.5浓度的数值，选择处理级别，进一步调整紫外灯开启个数及进风量；

4）机器人在探测到环境空气质量超标时发出警报，同时通过互联网向用户手机APP发送相应警报信息；

5）配合机器人使用的手机APP，包含远程控制机器开关及实时接收监测数据和警报信息的功能；

6）催化剂在载体表面负载包括但不限于采用环氧树脂粘合或采用溶胶凝胶烧结负载的方式；

7）反应器内部采用包括但不限于纳米二氧化钛P25或溶胶凝胶法制备出的光催化剂在紫外灯的照射作用下对VOC进行光催化降解处理；

8）该区域的VOC降到标准值以下，反应器停止工作并返回至充电区进入充电状态或不工作状态。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：该发明装置结构简单、易于操作、实用性强、成本低。该发明通过使用环氧树脂粘结或溶胶凝胶法制备负载纳米光催化剂的催化材料，该方法在常温常压下进行，简单易行且成本低。该发明所设计的光催化装置与传统的吸附性装置相比其能够将VOC彻底的氧化生成二氧化碳和水，不产生二次污染。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为发明的实现示意图；

图2为本专利实施例二的部分结构示意图；

图3为本专利实施例二的部分另一结构示意图；

图4为本专利实施例三的部分结构示意图；

图5为甲醛随时间的降解曲线；

图6为VOC随时间降解曲线；

其中：1、机器人运动系统；2、可连接互联网的机器人电脑控制系统、显示面板及电源系统；3、进风口及进风风机；4、进风及出风过滤系统；5、光催化剂及其载体；6、紫外光源；7、VOC传感器；8、出风口；9、PM2.5传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例一：

一种移动式智能空气净化机器人，其特征在于，包括机器人运动系统，可连接互联网的机器人电脑控制系统、显示面板及电源系统；所述机器人运动系统能带动整体的壳体移动，所述壳体内部包含进风轴流风机，壳体上包含进风口以及出风口，壳体内部在风路行程上还包含空气净化部分；所述壳体能够被机器人运动系统带动着运动，还包含PM2.5传感器和/或VOC传感器，所述PM2.5传感器和/或VOC传感器通信连接机器人电脑控制系统，所述机器人电脑控制系统能够判断并记录PM2.5传感器和/或VOC传感器的数据并能控制机器人运动系统运动。

本发明给出了利用上述装置，进行VOC/PM2.5去除的方法，包括以下步骤：

1）在不进行工作时，反应器置于充电状态或不工作状态；

2）当房间内出现高浓度VOC/PM2.5区域时，传感器可自动感应该区域，发出报警并启动反应器运动系统移动至该区域；

3）传感器根据此处VOC/PM2.5浓度的数值，选择处理级别（紫外灯开启个数及进风量）；

4）机器人在探测到环境空气质量超标时发出警报，同时通过互联网向用户手机APP发送相应警报信息；

5）配合机器人使用的手机APP，包含远程控制机器开关及实时接收监测数据和警报信息的功能；

6）催化剂在载体表面负载包括但不限于采用环氧树脂粘合或采用溶胶凝胶烧结负载的方式；

7）反应器内部采用包括但不限于纳米二氧化钛P25或溶胶凝胶法制备出的光催化剂在紫外灯的照射作用下对VOC进行光催化降解处理；

8）该区域的VOC降到标准值以下，反应器停止工作并返回至充电区进入充电状态或不工作状态。

进一步的，本发明所述反应器中：

所述光催化剂为纳米级的TiO₂粒子。

所述紫外灯是波长为254nm，功率为18W的高压汞灯。

所述传感器为VOC传感器及细颗粒物PM_2.5传感器。

与现有的技术相比较，本发明的优点及有益效益为：该发明装置结构简单、易于操作、实用性强、成本低。该发明通过使用溶胶凝胶法制备纳米光催化剂，该方法在常温常压下进行，简单易行且成本低。该发明所设计的光催化反应器与传统的吸附性反应器相比其能够将VOC彻底的氧化生成二氧化碳和水，不产生二次污染。

本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：本发明的装置见图1所示，包括反应器感应装置及反应器光催化装置，反应器传感装置通过控制运动系统来控制光催化反应装置。

运动系统受传感系统的控制，传感系统将VOC及PM2.5的数值传感确定高浓度区域后将信息传达给运动系统，运动系统启动并自动移到至区域，运动系统将讯号传递至光催化反应系统，光催化系统启动，根据传感器的数值进行分等级性降解或过滤。

本发明的方法通过下述实例做详细说明。

1)将钛酸四丁酯与正硅酸乙酯制成凝胶状，用浸渍提拉法负载于预先处理好的泡沫镍上，于烘箱中烘干后再于500℃下高温煅烧3h。最终形成锐钛矿相的二氧化钛-二氧化硅负载型催化剂。

此方法的机理是钛酸四丁酯在水解作用下生成TiO₂,加入正硅酸乙酯后形成半导体掺杂的TiO₂-SiO₂复合半导体纳米催化剂，在500℃下煅烧形成锐钛矿相TiO₂半导体。

将此方法获得的负载型纳米半导体掺杂催化剂组装于如图1所示的净化设备中进行空气净化作业。

作为进一步的改进，将商业购买的平均粒径为25nm的催化剂P25用环氧树脂及其固化剂负载于多孔铝箔纸上置于实施例1中的装置中按照实施例1的反应机理进行TVOC及PM_2.5的去除。

所述可连接互联网的机器人电脑控制系统能够连接中控系统，所述中控系统为手机、终端机等。所述显示面板可切换显示24小时内的VOC浓度，方便对去除效率的直接观测；该面板包含机器人所有控制单元的触摸开关；该面板同时显示环境温度及湿度；该面板在空气污染物浓度超标后将发出相应级别的警报信号并提供相应的处置建议，同时向手机APP发送相同信息。毫无疑问，互联网的实现方式并不限于以上的实现内容，类似的实现方式均在本专利的保护范围内。

作为进一步的改进结构，所述机器人运动系统能够记录行走路线以及行走时间，并能记录多个地点和时间时刻下的VOC浓度和PM2.5浓度。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：其能够结合地点和时间对办公室等的环境进行记录，评价并且针对性进行净化，避免了购置多个净化器的需求，使得净化器的使用效果更好。

方案二：

一种移动式智能空气净化机器人，其特征在于，包含机器人运动系统，所述机器人运动系统为扫地机器人，所述扫地机器人上方能放置空气净化部分，所述空气净化部分能够可拆放置在扫地机器人上，所述空气净化部分为空气净化器，所述空气净化器包含蓄电池系统，蓄电池能够给空气净化器供电。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：结合图2-图3所示，毫无疑问，所述扫地机器人属于现有技术，比如海尔的机器人等；空气净化器也属于现有技术，但是二者的结合并没有提出，采用本结构，开创性使得整体的实现效果更好。

结合图2，所述空气净化器下方包含吸盘，吸盘能够吸附在扫地机器人上方。可以联合使用也可以单独使用。

结合图2和图3，所述空气净化器的壳体上包含凹槽，凹槽中能放置加湿器以及负离子发生器。采用本结构，还能移动式对房子进行加湿和增加负离子浓度。图3作为优选，凹槽中包含隔层，负离子发生器可以放在下方，加湿器可以放置在隔层的上方。

方案三：

一种移动式智能空气净化方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的净化机器人，包含如下步骤，

机器人边运动边检测所在位置的PM2.5的浓度和/或VOC浓度，随后判断PM2.5的浓度和/或VOC浓度的最高点所在的位置，随后机器人行至此处，开始净化，净化Tmin后，重新检测并重新寻找最高点进行净化。

方案四：

一种移动式智能空气净化方法，其特征在于，利用如上任意一项所述的净化机器人，包含如下步骤，

1）在不进行工作时，反应器置于充电状态或不工作状态；

2）当房间内出现高浓度VOC/PM2.5区域时，传感器可自动感应该区域，发出报警并启动反应器运动系统移动至该区域；

3）传感器根据此处VOC/PM2.5浓度的数值，选择处理级别，进一步调整紫外灯开启个数及进风量；

4）机器人在探测到环境空气质量超标时发出警报，同时通过互联网向用户手机APP发送相应警报信息；

5）配合机器人使用的手机APP，包含远程控制机器开关及实时接收监测数据和警报信息的功能；

6）催化剂在载体表面负载包括但不限于采用环氧树脂粘合或采用溶胶凝胶烧结负载的方式；

7）反应器内部采用包括但不限于纳米二氧化钛P25或溶胶凝胶法制备出的光催化剂在紫外灯的照射作用下对VOC进行光催化降解处理；

8）该区域的VOC降到标准值以下，反应器停止工作并返回至充电区进入充电状态或不工作状态。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。图中未示出部分细节。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。