专利名称：中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置的制作方法
技术领域：
本发明属于从一个或多个中心站向可以得到二次处理的房间或场所内的分配单元供给经过处理一次空气的空气调节系统技术领域，具体涉及到以加热和冷却除外的其它方式处理空气为特征的净化处理装置。属于环境工程领域。
背景技术：
中央空调的污染已成为全世界环境污染一大问题，美国70年代由于中央空调造成大面积“军团菌”群体性交叉污染，致使近百人死亡，全世界每年由于中央空调造成的病菌交叉污染时有报道，中央空调已成为重要的室内空气污染源，所造成的污染则有可能引发大面积群体性病菌扩散。为此，我国于03年颁布了《室内空气质量标准》，卫生部也颁布了《公共场所中央空调通风系统卫生规范》。卫生部“规范”中明确规定每年春秋季都要对公共场所中央空调的卫生状况进行检查。尽管从管理角度按卫生部颁布的《中央空调通风系统卫生规范》要求，定期清洗过滤网与通风管道对减轻系统污染，防止病毒病菌传播扩散有一定的作用，但只能清洗留存于过滤网及管道中的污染物，而大量的污染物仍通过送风系统流向人居空间。因此，只有从技术上对通风系统气流在线杀菌净化，才能真正解决中央空调通风系统污染及其潜在的病毒病菌传播扩散问题。
中央空调通风系统空气杀菌净化作为我国近年来环境空气净化领域的热点技术问题，已引起了广大研发人员的极大兴趣。据检索中国专利信息网，目前申请的专利已达近百件。这些中央空调通风系统空气杀菌净化设备基本有两大类，其一是采用传统的过滤净化、臭氧杀菌净化、紫外线杀菌净化、静电除尘净化、活性碳吸附等净化设备。这些净化设备相对简单，只有对空气污染物的部分成份有作用，且存在净化效率低、二次污染等问题，因此目前正在被新型净化装置所取代。其二是采用目前被认为最先进的纳米光催化技术方案，如专利号为03231746、03272010、03267132、03132002、03209942的中国专利。由于中央空调通风系统管道中风量大、风速高，上述一些专利虽然采用了多层不同结构的光催化网来提高其净化率，但污染物与光催化剂仍然只是瞬间接触，能被光催化降解净化的只是碰撞“被动粘附”于催化剂表面的污染物，净化效率很低。另外一些专利将静电除尘装置与光催化网串联使用，虽然能提高净化装置的综合效率，但静电除尘装置只对颗粒状污染物有效，且存在二次污染，而光催化网对污染物的净化仍存在上面所述的净化效率低的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述中央空调空气净化装置的缺点，提供一种设计合理、结构简单、使用维护方便、捕集污染物能力强、净化速度快、效率高、无二次污染的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置。
解决上述技术问题所采用的技术方案是在支架上设置有壳体、调速电机、光电催化稳压电源，在壳体上部一侧设置有与壳体联或连为一体且相联通的进风管、另一侧设置有与壳体联或连为一体且相联通的出风管，在进风管内设置有进风管光催化组件和进风管紫外灯，在出风管内设置有出风管紫外灯和出风管光催化组件，在壳体内进风管紫外灯与出风管紫外灯之间设置有主动轴和从动轴以及套装在主动轴与从动轴外的光电催化网传动带，主动轴通过传动机构与调速电机相联，在从动轴上搭接有与光电催化稳压电源正极相连的导体，在壳体内下部设置有净化液和净化液紫外灯以及通过导线与光电催化稳压电源的负极相连的光电催化阴极，在壳体内的侧壁上设置有液位指示器，在壳体的侧壁上一侧设置有与壳体内相联通的注水阀、另一侧设置有与壳体内相联通的清洗阀，在壳体的底部设置有与壳体内相联通的放水阀。
本发明的进风管光催化组件为在框架上设置有进风光催化网，进风光催化网是表面镀有锐钛矿晶型纳米TiO2膜的30或40或50目不锈钢网。本发明的出风管光催化组件的结构与进风管光催化组件的结构相同。本发明的主动轴为尼龙棒，与光电催化网传动带宽度相同的部位表面刻有槽，从动轴的形状和结构与主动轴相同。本发明的光电催化网传动带是表面镀有厚度为100～150nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的50或60目钛网，光电催化网传动带的宽与壳体内的间隙为0.2～0.5mm。
本发明的从动轴的表面镀有铬金属层。
本发明的进风管紫外灯的波长为254nm，出风管紫外灯和净化液紫外灯的波长为365nm。
本发明的净化液是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
本发明的光电催化阴极有与光电催化网传动带相平行且等距的3块光电催化阴极，其中1块光电催化阴极设置在光电催化网传动带内侧、另外两块光电催化阴极设置在光电催化网传动带的两外侧，一块光电催化阴极与相邻一块光电催化阴极通过导线或导体相连接。
本发明的光电催化阴极为20或25目的镍网，其宽度与光电催化网传动带的宽度相同。
本发明的一块光电催化阴极与相邻一块光电催化阴极的距离与从动轴的外径相同。
本发明在进风管光催化网与光电催化网传动带之间设置有紫外灯，发出的紫外光给进风管光催化网与光电催化网传动带上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中浮游病菌，并产生臭氧，光电催化网传动带表面吸附臭氧，能有效俘获光催化剂表面的光生电子，抑制光生电子与空穴的简单复合，提高了其量子效率，使纳米TiO2光催化降解污染物的能力显著增强。本发明采用水和H2O2混合作为净化液以及安装在净化液中的净化液紫外灯，净化液紫外灯产生的紫外光给净化液中光电催化网传动带上纳米TiO2提供激发光，光电催化网传动带表面吸附的净化液中的H2O2同样能有效俘获催化剂表面的光生电子，提高纳米TiO2光催化的量子效率，同时对转移到净化液中的病菌及有害气体进行杀除和降解，光电催化网传动带表面吸附的H2O2水溶液，使其粘附颗粒状污染物和吸附有害气体的能力显著增强，同时光电催化网传动带不断的将污染物转移到净化液中，由于光电催化网传动带转动引起的净化液的扰动，使移出净化液的光电催化网传动带的表面保持清洁状态，使得再次吸附污染物与纳米TiO2的密切接触，达到了本发明对污染物的高效捕集，保证了污染物在纳米TiO2光催化剂表面的有效富集，光电催化网传动带对管道气流中的污染物直接进行光催化降解杀除的同时对转移到净化液中的污染物同步进行光电催化降解。本发明具有设计合理、结构简单、使用维护方便、捕集污染物能力强、净化速度快、效率高、无二次污染等优点，可在中央空调通风系统中用于空气杀菌净化，也可构成地铁、隧道、大商场、影剧院中独立使用的空气净化装置。
图1本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1中进风管光催化网3的结构示意图。
图3是图1中主动轴14的结构示意图。
图4是图1中从动轴5的结构示意图。
图5是从动轴5与弹簧压片22的搭接示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1在图1、5中，本实施例的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置是由进风管1、壳体2、进风管光催化组件3、进风管紫外灯4、从动轴5、光电催化网传动带6、出风管7、出风管光催化组件8、出风管紫外灯9、清洗阀10、光电催化阴极11、净化液紫外灯12、净化液13、主动轴14、光电催化稳压电源15、调速电机16、皮带17、放水阀18、支架19、液位标尺20、注液阀21、弹簧压片22联接构成。
在图1～5中，在支架19上用螺纹紧固联接件固定安装有壳体2、调速电机16、光电催化稳压电源15，在壳体2上部两侧与壳体2连为一体且相联通有进风管1和出风管7，进风管1和出风管7的截面为正方形，壳体2和进风管1以及出风管7是由强度大、耐酸碱性好的塑料板或玻璃钢制成。在进风管1内安装有进风管光催化组件3和2个进风管紫外灯4，进风管光催化组件3在进风口的一侧、进风管紫外灯4在出风口的一侧，进风管紫外灯4的波长为254nm。本实施例的进风管光催化组件3是由框架3-1、进风光催化网3-2联接构成，进风光催化网3-2固定安装在框架3-1上，进风光催化网3-2是40目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网。进风管紫外灯4发出的紫外光给进风光催化网3-2上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中浮游病菌，并产生臭氧。在出风管7内安装有出风管光催化组件8和2个出风管紫外灯9，出风管光催化组件8的结构与进风管光催化组件3的结构完全相同，出风管紫外灯9安装在进风口的一侧，出风管光催化组件8安装在出风口一侧，出风管紫外灯9的波长为365nm。在壳体2内的上部进风管紫外灯4与出风管紫外灯9之间安装有从动轴5、下部安装有主动轴14，主动轴14与从动轴5通过光电催化网传动带6相联，主动轴14通过皮带17与调速电机16相联，由调速电机16带动主动轴14旋转，使光电催化网传动带6旋转。主动轴14也可通过齿轮或链轮链条传动机构与调速电机16相联，由调速电机16驱动，带动光电催化网传动带6转动。本实施例的主动轴14采用尼龙棒，接触光电催化网传动带6部分的表面刻有与轴线方向相同的直三角槽，槽宽和槽深为2mm，用于增大主动轴14与光电催化网传动带6之间的摩擦力，防止主动轴14与光电催化网传动带6之间相对滑动。本实施例的从动轴5的外径与主动轴14相同的尼龙棒，表面刻有槽，刻槽部分和两端镀有铬金属层，以增大与光电催化网传动带6之间的摩擦力，防止光电催化网传动带6与其相对运动，在从动轴5的一端搭接有一弹簧压片22，弹簧压片22的另一端固定联接在壳体2内壁，弹簧压片22通过导线与光电催化稳压电源15的正极相连。本实施例的光电催化网传动带6由60目表面采用磁控溅射法镀有厚度为120nm的锐钛矿晶型的纳米TiO2膜的钛网构成，光电催化网传动带6的宽与壳体2内的间隙为0.4mm。进风管紫外灯4和出风管紫外灯9所发射的紫外光给光电催化网传动带6上纳米TiO2提供激发光，同时辐射杀除空气中浮游病菌，进风管紫外灯4同时产生臭氧，光电催化传动带6表面吸附臭氧，能有效俘获光催化剂表面的光生电子，从而抑制光生电子与空穴的简单复合，提高了其量子效率，使纳米TiO2光催化降解污染物的能力显著增强。
在壳体2内下部等距安装有3块光电催化阴极11，3块光电催化阴极11与光电催化网传动带6平行，光电催化阴极11通过导线与光电催化稳压电源15的负极相连。本实施例的光电催化阴极11采用25目的镍网，其宽度与光电催化网传动带6的宽度相同，光电催化阴极11的下端与主动轴14上顶面平齐，中间一块光电催化阴极11位于光电催化网传动带6中间位置且与光电催化网传动带6平行，另两块光电催化阴极11对称地位于光电催化网传动带6的外侧，外侧两块光电催化阴极11之间的距离为主动轴14直径的2倍。3块光电催化阴极11用导线相连接。
在壳体2内的下部装有净化液13，本实施例的净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液，光电催化阴极11浸没在净化液13中，光电催化网传动带6旋转时，下部分浸没在净化液13内，使光电催化网传动带6上的污染物带入到净化液13中同步进行光电催化降解净化，净化液13的中的H2O2对进入净化液13中的污染物同时进行杀菌和降解。在壳体2内的下部侧壁固定安装有4个净化液紫外灯12，净化液紫外灯12浸在净化液13中，净化液紫外灯12的波长为365nm，用于产生紫外光，所产生的紫外光给净化液中光电催化网传动带6上纳米TiO2提供激发光。
在壳体2内侧壁安装有液位标尺21，液位标尺21为液位指示器的一个实施例，还可采用其它液位指示器，如数字式的液位指示器，指针式的液位指示器。液位标尺21用于测定壳体2内净化液13的液位高度，当壳体2内净化液13的液位低时，可补加净化液13。在壳体2的左侧壁上通过螺纹联接固定安装有注液阀21，注液阀21用于向壳体2内加或补加净化液13，在壳体2的右侧壁上通过螺纹联接固定安装有清洗阀10，清洗阀10用于清洗壳体2内时与自来水管相联通。在壳体2的下端安装有放水阀18，壳体2内的净化液13经过一段时间使用后，将用脏的净化液13和清洗后的脏水从放水阀18放出。
实施例2在本实施例中，进风光催化网3-2是50目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件9与进风管光催化组件3的结构相同。光电催化网传动带6是表面镀有厚度为100nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的50目钛网，光电催化网传动带6的宽与进风口管1内的间隙为0.2mm，光电催化网传动带6与壳体2内的间隙为0.2mm。光电催化阴极11为20目的镍网，在壳体2内的下部装有净化液13，净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为1％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例3在本实施例中，进风光催化网3-2是30目表面镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件9与进风管光催化组件3的结构相同。光电催化网传动带6是表面镀有厚度为150nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的60目钛网，光电催化网传动带6的宽与进风口管1内的间隙为0.5mm，光电催化网传动带6与壳体2内的间隙为0.5mm。光电催化阴极11为25目的镍网。在壳体2内的下部装有净化液13，净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为2％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例4在本实施例中，进风光催化网3-2是40目表面涂镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件9与进风管光催化组件3的结构相同。光电催化网传动带6是表面镀有厚度为100nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的50目钛网，光电催化网传动带6的宽与进风口管1内的间隙为0.5mm，光电催化网传动带6与壳体2内的间隙为0.5mm。光电催化阴极11为20目的镍网。在壳体2内的下部装有净化液13，净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为1％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
实施例5在本实施例中，进风光催化网3-2是50目表面涂镀有锐钛矿晶型的纳米TiO2的不锈钢网，出风管光催化组件9与进风管光催化组件3的结构相同。光电催化网传动带6是表面镀有厚度为150nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的60目钛网，光电催化网传动带6的宽与进风口管1内的间隙为0.2mm，光电催化网传动带6与壳体2内的间隙为0.2mm。光电催化阴极11为20目的镍网。在壳体2内的下部装有净化液13，净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为1％的H2O2水溶液。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。
为了验证本发明的有益效果，申请人采用本发明实施例1制备的中中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置委托试验单位进行了室内净化试验，各种试验情况如下一、测试内容与依据中央空调通风系统空气净化装置，目前还无国家标准，中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置的净化效能检测，参照GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》，并参考GB/T18801-2002《空气净化器》，采用现场人工模拟污染环境，检测其净化率。
二、测试环境与净化装置工作参数80m3空间的房间，温度为28～36℃，相对湿度为36～37％；本发明出风口截面积为25×25cm2，在出风口安装出风量为72m3/h的轴流风机；光电催化网传动带6的转动速度为2转/分钟，光电催化网传动带6与光电催化阴极11所加直流电压为15v；净化液13是由H2O2和纯净水配制成浓度为1.5％的H2O2水溶液。
三、实验仪器与设备P-5L2C型微电脑粉尘测定仪，由北京绿达宾创公司生产；4160型便携式甲醛分析测定仪，由美国INTERSCAN公司生产；9cm普通营养琼脂平板，恒温箱，市售。
四、净化率计算方法由于试验测试时段较短，忽略自然衰减率，净化率按下式计算净化率＝(启动前污染物浓度-运行后残留污染物浓度)/启动前污染物浓度×100％。
五、检测方法与结果1、本发明对室内烟尘污染空气净化效果检测检测方法将80m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。采用不完全燃烧纸法发生烟尘，撤去燃烧物，启动循环风扇搅拌5分钟，待烟尘分布均匀，用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定室内空气中烟尘浓度达到3.52mg/m3。将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用P-5L2C型微电脑粉尘测定仪测定空气中烟尘的浓度，计算空气中平均烟尘浓度，并计算本发明对烟尘的净化率。测试结果见表1。
表1用本发明净化室内烟尘污染空气检测结果表
2、本发明对室内甲醛气体污染空气净化效果检测检测方法将80m3空间的房间地面、墙壁清洁后，关闭门窗静置12小时。在地面均匀设置5个装有甲醛溶液的敞口容器，从侧面用小风量风扇对吹，产生甲醛气体，使甲醛气体充满空间，去掉甲醛溶液，启动循环风扇搅拌5分钟，待甲醛气体分布均匀，用4160型便携式甲醛分析测定仪测定试验室内空气中甲醛浓度达到2.33mg/m3。将本发明置于地面中部，启动本发明，在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，每间隔20分钟用4160型便携式甲醛分析测定仪测定空气中甲醛的浓度，计算室内空气中甲醛气体的平均浓度，并计算本发明对甲醛污染空气的净化率。
检测结果检测结果见表2。
表2用本发明净化室内甲醛污染空气检测结果表
3、本发明对室内空气中的细菌杀除效果检测检测方法将80m3空间的房间关闭门窗静置12小时，然后将本发明置于地面中部。在室内对角线上距四角1m且距地面1.5m高处和本发明上部0.5m处，设置5个测试点，用9cm普通营养琼脂平板暴露5分钟采样，在37℃恒温箱中培养48小时，求菌落数平均值为67个/皿。在本发明运行后每间隔20分钟，用普通营养琼脂平板采样，求菌落数平均值，计算空气中的细菌杀除净化率。
检测结果检测结果见表3。
表3用本发明对室内细菌污染空气杀菌检测结果表
六、结论由检测结果看出在80m3空间的房间内，本发明运行60分钟，对烟尘的净化率达到99.43％，对甲醛的净化率达到97.42％，对细菌的杀除率达到97.01％。室内空气中的污染物含量明显小于GB/T18883-2002《室内空气质量标准》、GB/T17093-1997《室内空气中细菌总数卫生标准》中的限定值(可吸入颗粒≤0.15mg/m3、甲醛浓度≤0.1mg/m3、细菌总数≤45个/皿)。
权利要求
1.一种中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于在支架(19)上设置有壳体(2)、调速电机(16)、光电催化稳压电源(15)，在壳体(2)上部一侧设置有与壳体(2)联或连为一体且相联通的进风管(1)、另一侧设置有与壳体(2)联或连为一体且相联通的出风管(7)，在进风管(1)内设置有进风管光催化组件(3)和进风管紫外灯(4)，在出风管(7)内设置有出风管紫外灯(9)和出风管光催化组件(8)，在壳体(2)内进风管紫外灯(4)与出风管紫外灯(9)之间设置有主动轴(14)和从动轴(5)以及套装在主动轴(14)与从动轴(5)外的光电催化网传动带(6)，主动轴(14)通过传动机构与调速电机(16)相联，在从动轴(5)上搭接有与光电催化稳压电源(15)正极相连的导体，在壳体(2)内下部设置有净化液(13)和净化液紫外灯(12)以及通过导线与光电催化稳压电源(15)的负极相连的光电催化阴极(11)，在壳体(2)内的侧壁上设置有液位指示器，在壳体(2)的侧壁上一侧设置有与壳体(2)内相联通的注水阀(21)、另一侧设置有与壳体(2)内相联通的清洗阀(10)，在壳体(2)的底部设置有与壳体(2)内相联通的放水阀(15)。
2.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的进风管光催化组件(3)为在框架(3-1)上设置有进风光催化网(3-2)，进风光催化网(3-2)是表面镀有锐钛矿晶型纳米TiO2膜的30或40或50目不锈钢网；所说的出风管光催化组件(8)的结构与进风管光催化组件(3)的结构相同；所说的主动轴(14)为尼龙棒，与光电催化网传动带(6)宽度相同的部位表面刻有槽，从动轴(5)的形状和结构与主动轴(14)相同；所说的光电催化网传动带是表面镀有厚度为100～150nm的锐钛矿晶型纳米TiO2膜的50或60目钛网，光电催化网传动带(6)的宽与壳体(2)内的间隙为0.2～0.5mm。
3.按照权利要求1或2所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的从动轴(5)的表面镀有铬金属层。
4.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的进风管紫外灯(4)的波长为254nm，出风管紫外灯(9)和净化液紫外灯(12)的波长为365nm。
5.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的净化液(13)是由H2O2和纯净水配制成浓度为1～2％的H2O2水溶液。
6.按照权利要求1所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的光电催化阴极(11)有与光电催化网传动带(6)相平行且等距的3块光电催化阴极(11)，其中1块光电催化阴极(11)设置在光电催化网传动带(6)内侧、另外两块光电催化阴极(11)设置在光电催化网传动带(6)的两外侧，一块光电催化阴极(11)与相邻一块光电催化阴极(11)通过导线或导体相连接。
7.按照权利要求1或6所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的光电催化阴极(11)为20或25目的镍网，其宽度与光电催化网传动带(6)的宽度相同。
8.按照权利要求6所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的一块光电催化阴极(11)与相邻一块光电催化阴极(11)的距离与从动轴(5)的外径相同。
9.按照权利要求7所述的中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，其特征在于所说的一块光电催化阴极(11)与相邻一块光电催化阴极(11)的距离与从动轴(5)的外径相同。
全文摘要
一种中央空调通风系统光电催化空气杀菌净化装置，在支架上设壳体、调速电机、光电催化稳压电源，在壳体上部一侧设与壳体进风管、另一侧设出风管，在进风管内设进风管光催化组件和进风管紫外灯，出风管内设出风管紫外灯和出风管光催化组件，壳体内进风管紫外灯与出风管紫外灯之间设主动轴和从动轴以及套装在主动轴与从动轴外的光电催化网传动带，主动轴通过传动机构与调速电机相联，从动轴上搭接有与光电催化稳压电源正极相连的导体，在壳体内下设净化液和净化液紫外灯以及通过导线与光电催化稳压电源负极相连的光电催化阴极，在壳体内侧壁设液位指示器，在壳体侧壁一侧设注水阀、另一侧设清洗阀、底部设放水阀。
文档编号A61L9/20GK1773180SQ200510096208
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月20日 优先权日2005年10月20日
发明者张宗权 申请人:陕西师范大学