空气净化装置、机械通风系统的制作方法

本发明涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种空气净化装置、机械通风系统。

背景技术：

当今城市发展进程中，发电、冶金、石油化工、汽车尾气排放、供暖、烹调等过程排放的烟尘及各类废气成分复杂，其中包含微小固体颗粒物、碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物、苯系及其他类挥发性有机物等，对人体健康危害巨大。

除此以外，室内人居环境因装修、消费品和化学品的使用、建筑和装饰材料以及个人活动也会产生微小固体颗粒物和甲醛、苯系等空气污染物。

上述外源性和内源性因素导致的室内空气污染日益严重，当前净化技术虽可降低pm2.5、甲醛、微生物等污染物的危害，但处理种类有限，处理深度不够，也往往忽略了二次污染的危害。另外，当前净化技术较少考虑每种净化设备固有特点和设备之间的技术匹配性，空气综合净化效能受到限制。净化效率高的装置往往带来的是高风阻，造成设备能耗上升和噪音。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种空气净化装置、室内外空气交换系统。

根据本发明的一方面，提供了一种空气净化装置，包括光催化净化网和氮氧化物/硫氧化物净化网中的一种或两种；所述光催化净化网和所述氮氧化物/硫氧化物净化网的载体为高孔隙金属网。

根据本发明的一个实施方式，空气净化装置包括光催化净化网，在这种情况下，空气净化装置还会包括紫外光源。

根据本发明的一个实施方式，在所述光催化净化网中，作为载体的高孔隙金属网上均匀担载有纳米复合光催化剂。

根据本发明的一个实施方式，所述纳米复合光催化剂为经量子点修饰的纳米tio2。

根据本发明的一个实施方式，量子点可以是碳量子点、氮量子点中的一种或两种。相应地，所述纳米复合光催化剂可以为经碳量子点修饰的纳米tio2、经碳量子点修饰的纳米tio2中的一种或两种。

根据本发明的一个实施方式，在所述氮氧化物/硫氧化物净化网中，作为载体的高孔隙金属网上负载有co-ce复合金属氧化物修饰的介孔硅基分子筛。

在co-ce复合金属氧化物中，co氧化物占co-ce复合金属氧化物的质量分数为0.5％-2.0％。

根据本发明的一个实施方式，所述空气净化装置还包括臭氧净化网，所述臭氧净化网的载体与光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网的载体相同，也是高孔隙金属网。在所述臭氧净化网中，作为载体的高孔隙金属网上均匀担载有纳米过渡金属复合氧化物介孔材料。

根据本发明的一个实施方式，纳米过渡金属复合氧化物中的过渡金属选自cu、fe、co、mn中的两种或两种以上。相应地，纳米过渡金属复合氧化物例如可以是纳米cu-fe复合氧化物、纳米cu-co复合氧化物、纳米cu-mn复合氧化物、纳米co-fe复合氧化物、纳米co-mn复合氧化物、纳米cu-fe-co复合氧化物、纳米cu-fe-mn复合氧化物、纳米cu-fe-co-mn复合氧化物等。

根据本发明的一个实施方式，纳米过渡金属复合氧化物为纳米cu-fe复合氧化物。

根据本发明的一个实施方式，所述空气净化装置还包括粗效过滤网、中效过滤网和hepa过滤网。

根据本发明的一个实施方式，所述中效过滤网的表面担载铝铁酸镁或铝硅酸镁。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械通风系统，包括如上所述的空气净化装置。

根据本发明的一个实施方式，所述机械通风系统为新风系统。

本发明具有以下有益效果：

本发明中的空气净化装置适应于新风系统的特点和复杂工况，在保证高效过滤、催化净化的同时，还具有低风阻、耐温湿度变化的特点。

本发明中的空气净化装置可处理的物质范围大，包括pm2.5为代表的颗粒物，硫氧化物、氮氧化物，臭氧，甲醛、苯等挥发性有机物；能够实现对多种空气有害成分的深度高效处理，并且无二次污染。

催化材料及载体的化学物理稳定性高、使用寿命长，适用于新风系统工况的特点。

本发明的空气净化装置易于维护，各个组件独立安装，便于清洗、安装和更换。

本发明的空气净化装置，针对不同类型的有害气体成分，实现了催化网的功能化区分，可有效发挥催化网的高效吸附和催化性能。

附图说明

图1为根据本发明的一个实施方式的新风系统的示意图；

其中，1：粗效过滤网，2：中效过滤网，3-1：第一光催化净化网，3-2：第二光催化净化网，4：氮氧化物/硫氧化物净化网，5：臭氧净化网，6：hepa过滤网，7：紫外光源；a：待处理的空气，b：处理后的空气。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种空气净化装置、室内外空气交换系统。

根据本发明的一方面，提供了一种空气净化装置，包括光催化净化网和氮氧化物/硫氧化物净化网中的一种或两种；所述光催化净化网和所述氮氧化物/硫氧化物净化网的载体为高孔隙金属网。

根据本发明的一个实施方式，空气净化装置包括光催化净化网，在这种情况下，空气净化装置还会包括紫外光源。

根据本发明的一个实施方式，紫外光源可以是紫外光灯管，并可根据催化剂光响应性质及净化装置的尺寸进行合理配置。

紫外光源确保不同角度的光催化净化网均能获得相对均匀的光辐照，一方面用于光照激发光催化净化网上担载的光催化剂，另一方面也可实现高效灭菌。

根据本发明的一个实施方式，在所述光催化净化网中，作为载体的高孔隙金属网上均匀担载有纳米复合光催化剂。

根据本发明的一个实施方式，所述纳米复合光催化剂为经量子点修饰的纳米tio2。

根据本发明的一个实施方式，量子点可以是碳量子点、氮量子点中的一种或两种。相应地，所述纳米复合光催化剂可以为经碳量子点修饰的纳米tio2、经碳量子点修饰的纳米tio2中的一种或两种。

纳米tio2比表面积大，经过紫外和可见光的激发，能够产生大量的光生电子和空穴；经量子点进一步修饰后，能够极大地促进光生电子和光生空穴的有效分离，并在与空气中的o2和h2o的协同作用下，达到对空气中甲醛、苯及其他vocs高效彻底氧化净化的效果。

本发明的光催化净化网具有大比表面积、高光生载流子密度和低光生电荷-电子复合几率，从而可以保证高效催化，减少了催化材料的使用量，并使得风阻大大降低。

根据本发明的一个实施方式，在所述氮氧化物/硫氧化物净化网中，作为载体的高孔隙金属网上负载有co-ce复合金属氧化物修饰的介孔硅基分子筛。

在co-ce复合金属氧化物中，co氧化物占co-ce复合金属氧化物的质量分数为0.5％-2.0％。

氮氧化物/硫氧化物净化网采用了稀土和过渡金属复合氧化催化方式，其中催化剂为co-ce复合金属氧化物修饰的介孔硅基分子筛，催化剂通过化学粘合固化负载于高孔隙率过滤网骨架上，用于对空气中的氮氧化物、硫氧化物进行氧化还原处理，达到催化消除的目的。另外，通过简单的清洗即可使氮氧化物/硫氧化物净化网的催化性能得到迅速恢复，避免净化网失活，有效降低了运行成本，并可作为单独的模块用于环境中氮氧化物、硫氧化物的净化。

根据本发明的一个实施方式，所述空气净化装置还包括臭氧净化网，所述臭氧净化网的载体与光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网的载体相同，也是高孔隙金属网。在所述臭氧净化网中，作为载体的高孔隙金属网上均匀担载有纳米过渡金属复合氧化物介孔材料。

根据本发明的一个实施方式，纳米过渡金属复合氧化物中的过渡金属选自cu、fe、co、mn中的两种或两种以上。相应地，纳米过渡金属复合氧化物例如可以是纳米cu-fe复合氧化物、纳米cu-co复合氧化物、纳米cu-mn复合氧化物、纳米co-fe复合氧化物、纳米co-mn复合氧化物、纳米cu-fe-co复合氧化物、纳米cu-fe-mn复合氧化物、纳米cu-fe-co-mn复合氧化物等。

根据本发明的一个实施方式，纳米过渡金属复合氧化物为纳米cu-fe复合氧化物。

臭氧净化网是将大比表面的纳米过渡金属复合氧化物介孔材料均匀担载在高孔隙金属网上，具有长寿命、高抗湿性及抗高温等特点，可有效避免活性炭基催化材料抗湿性差、寿命短以及在高浓度o3环境中容易燃烧的弊端。臭氧净化网既可作为本发明的空气净化装置的一部分，与光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网等配合使用，也可以作为超标工作环境中o3的高效催化消除组件独立使用。

对于紫外光源和静电除尘技术产生的臭氧，臭氧净化网在室温条件下即可完成对其的分解。

根据本发明的一个实施方式，所述空气净化装置还包括粗效过滤网、中效过滤网和hepa过滤网。

根据本发明的一个实施方式，所述中效过滤网的表面担载铝铁酸镁或铝硅酸镁。

本发明中，初效过滤网和中效过滤网分别用于过滤、和电荷中和。其中，初效过滤网采用过滤棉或无纺布等材质，能够在较低风阻条件下滤除室内空气中粒径较大的灰尘和细小颗粒物(例如pm10、pm2.5等)。中效过滤网的载体同样地为高孔隙金属网，在载体上设置有担载铝铁酸镁或铝硅酸镁材料的过滤棉或无纺布，在空气流产生的微负压作用下能激发周围空气分子并使之带上负电荷，快速中和空气中带正电荷的细小颗粒物(例如pm2.5等)并使之有效沉降，从而保证后续催化网的清洁，提高催化效率和使用寿命。另外，由于初效过滤网和电荷中和滤网不仅孔隙较大，而且所涉及的材料具有水不溶性，因此可以定期进行清洗，有效减少了风阻。

hepa过滤网可对直径为pm0.3微米以上的烟雾、灰尘以及细菌等污染物进行高效过滤。

本发明中，光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网、臭氧净化网、中效过滤网的载体是高孔隙金属网，因此可以有效地降低空气中有害气体催化消除过程中的风阻，同时能够防止低风阻条件下水的凝结，减少水对光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网和臭氧净化网上负载的活性物质的冲刷。

本发明中的高孔隙金属载体，孔径范围0.1-1.0mm，厚度为1.0-10.0mm，载体材质为铁、铜、镍等金属材料。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械通风系统，其特征在于，包括如上所述的空气净化装置。

根据本发明的一个实施方式，所述机械通风系统为新风系统。

根据本发明的一个实施方式，在新风系统中包括粗效过滤网、中效过滤网、hepa过滤网，并且包括光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网、臭氧净化网中的一种或一种以上。

根据空气源的不同性质，光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网这两者的位置可以互换。

在本发明的新风系统中，可以依次设置有粗效过滤网、中效过滤网、光催化净化网、氮氧化物/硫氧化物净化网、臭氧净化网、hepa过滤网，也可以依次设置有粗效过滤网、中效过滤网、氮氧化物/硫氧化物净化网、光催化净化网、臭氧净化网、hepa过滤网。

紫外光源通常临近光催化净化网设置，以保证紫外光源能很好地实现对光催化净化网的光照。

根据本发明的一个实施方式，可以设置有两个光催化净化网，并且紫外光源设置在这两个光催化净化网之间。通过这样的设置，可以更好地实现对空气中甲醛、苯及其他vocs的高效氧化净化。

在本发明的新风系统中，净化过程可以包括：

(1)室外的空气首先通过初效过滤网滤出灰尘等较大颗粒物；

(2)经过初步过滤的空气进入中效过滤网，通过电荷中和方式除去空气中的pm2.5等细小颗粒；

(3)空气通过氮氧化物/硫氧化物净化网，使氮氧化物、硫氧化物通过催化氧化还原过程得到净化；

(4)光催化净化网上负载的光催化剂在紫外光源的激发下，对所通过的空气中的vocs有害气体进行吸附和彻底光催化氧化，生成co2和h2o等无机小分子；

(5)对于紫外光源和静电除尘产生的臭氧，由臭氧净化网在室温条件下对其进行分解；

(6)上述处理的空气最后再经过hepa过滤网，滤除空气中的pm0.3细小固体或胶体状颗粒物。

其中，步骤(3)和步骤(4)的顺序可以互换。

为增大过滤网和催化网的有效横截面积，最大限度减小风阻和压降，其外观形状可以设计为折型结构。

这些过滤网和净化网均可以独立化设计，并组装于金属材质固定框架中。

还可对含有以上过滤网和净化网的新风系统的结构进行优化，通过气流优化控制空气净化装置的迎面风速，降低其阻力及设备能耗。进一步地，结合建筑特点进行气流组织优化，合理设计室内送风方式及控制气流。

如图1所示的新风系统的示意图中，依次设置有粗效过滤网1、中效过滤网2、第一光催化净化网3-1、紫外光源7、第二光催化净化网3-2、氮氧化物/硫氧化物净化网4、臭氧净化网5、hepa过滤网6。

待处理的空气a首先通过初效过滤网1滤出灰尘等较大颗粒物；

经过初步过滤的空气进入中效过滤网2，通过电荷中和方式除去空气中的pm2.5等细小颗粒；

第一光催化净化网3-1和第二光催化净化网3-2上负载的光催化剂在紫外光源7的激发下，对所通过的空气中的vocs有害气体进行吸附和彻底光催化氧化，生成co2和h2o等无机小分子；

空气通过氮氧化物/硫氧化物净化网4，使氮氧化物、硫氧化物通过催化氧化还原过程得到净化；

对于紫外光源7和静电除尘产生的臭氧，由臭氧净化网5在室温条件下对其进行分解；

经上述处理的空气最后再经过hepa过滤网6，滤除空气中的pm0.3细小固体或胶体状颗粒物，得到处理后的空气b。

以上所述，以上实施例仅用以对本申请的技术方案进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法，不应理解为对本发明实施例的限制。本技术领域的技术人员可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明实施例的保护范围之内。