专利名称：一种微结构光纤甲醛净化系统及微结构光纤甲醛净化装置的制作方法
技术领域：
一种微结构光纤甲醛净化系统及微结构光纤甲醛净化装置技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种甲醛净化系统及甲醛净化装置，尤其涉及一种微结构光纤甲醛净化系统及微结构光纤甲醛净化装置。
背景技术：
[0002]目前，我国新建住宅数量迅速增加，由室内装修装饰和新购家具所造成的挥发性有机污染物的超标问题日益严重。其中，甲醛已被世界卫生组织确定为致癌物和致畸物， 是室内空气的主要污染物。为清除室内空气污染物，各种各样的空气净化产品相继问世。 目前，治理甲醛污染的方法可分为通风换气净化方法、物理吸附法、化学吸收法、空气负离子技术、植物吸收净化方法和光催化技术等，但每种方法都存在一定的弊端，比如物理吸附法受吸附剂吸附容量的限制，并存在吸附剂失活的问题。负离子技术对设备要求高，且易发生二次飞扬。绿色植物吸收只能是污染较轻的情况下，并且效率低，需要长时间的作用。现有的光催化技术，特别是使用纳米T^2作为光催化剂，几乎能将所有的污染物氧化为无害物，而且不会造成二次污染，但是光催化技术也存在如下问题[0003]如《浙江建筑》第27卷第6期第64页于2010年6月发表的文章《纳米TW2光催化降解空气中甲醛的研究》和《化学工程与装备》2010年第3期19页于2010年3月发表的文章《Ti&光催化空气净化研究》中介绍，目前采用TW2催化的方法中，TW2 —般被涂敷在玻璃或网状、球状物体上进行催化，气体与TW2催化膜接触面积小，由于玻璃对紫外光具有较强的吸收效果，只有小部分直接照射在TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光透过催化膜层或散射掉或被玻璃吸收掉而没有得到有效利用，导致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率较低。[0004]公开号为C拟660370的《甲醛净化加湿器》实用新型专利公开了一种甲醛净化加湿器，具有一底座，底座与一箱体相连接，所述箱体的一端设有进风口，另一端设有出风口， 所述进风口至出风口之间依序设有物理净化动力区，溶液存储区和甲醛净化区，其中所述物理净化动力区包括设置在箱体进风口处的物理净化装置。公开的实用新型采用的是物理净化装置，同样存在受吸附剂吸附容量的限制和吸附剂失活的问题。[0005]在公知的微结构光纤领域，微结构光纤多用于非线性光学、高功率光纤激光器、医学科学和远程通信等领域。如图1所示，微结构光纤由聚甲基丙烯酸甲酯(PMM/02制成，单根微结构光纤就具有数百个微通道1。微结构光纤的结构在《光通信技术》2006年第1期 61页发表的文章《微结构光纤的制备及其技术进展》和《激光与光电子学进展》2008年第 2期第43页发表的文章《光子晶体光纤的现状和发展》等文章中均有记载。实用新型内容[0006]本实用新型的目的是提供一种微结构光纤甲醛净化系统及微结构光纤甲醛净化装置，能够高效率地净化空气中的甲醛，同时避免二次污染。[0007]本实用新型采用下述技术方案[0008]一种微结构光纤甲醛净化系统，包括进气箱体、出气箱体和连接进气箱体与出气箱体的净化装置，所述净化装置由一根或多根修饰有阵列化微通道TiO2催化膜结构的微结构光纤构成，进气箱体和出气箱体内净化装置的两个端面前方设置有紫外光发射装置。[0009]所述的紫外光发射装置为紫外LED光源。[0010]所述的净化装置外部设置有金属管壁。[0011]所述的金属管壁由银或铝制成。[0012]所述的进气箱体侧面设置有一个或多个进气通道和吸气风扇。[0013]所述的出气箱体侧面设置有一个或多个排气通道和排气风扇。[0014]一种微结构光纤甲醛净化装置，由一根或多根修饰有阵列化微通道T^2催化膜结构的微结构光纤构成，净化装置的两个端面前方设置有紫外光发射装置。[0015]所述的紫外光发射装置为紫外LED光源。[0016]所述的净化装置外部设置有金属管壁。[0017]所述的金属管壁由银或铝制成。[0018]本实用新型通过化学方法在微结构光纤的内部通道上修饰阵列化微通道TW2催化膜，形成阵列化T^2薄膜光波导，极大地增加了催化面积和紫外光利用率，使空气中的甲醛分子与T^2催化膜接触并发生催化的机率极大提高，有效地增强了整个净化装置的净化效率，对甲醛净化的效果远远大于传统的平面催化膜，同时避免二次污染。
[0019]图1为微结构光纤的端面局部示意图；[0020]图2为本实用新型的结构示意图；[0021]图3为修饰有阵列化微通道T^2催化膜的微结构光纤端面局部示意图；[0022]图4为光线在修饰有阵列化微通道T^2催化膜的微结构光纤单个微通道内传输路径示意图。
具体实施方式
[0023]如图2和图3所示，本实用新型包括进气箱体3、出气箱体4和连接进气箱体3与出气箱体4的净化装置5。进气箱体3侧面设置有一个或多个进气通道6和吸气风扇7，出气箱体4侧面设置有一个或多个排气通道8和排气风扇9。净化装置5由一根或多根修饰有阵列化微通道T^2催化膜12的微结构光纤构成，净化装置5的两个端面前方设置有紫外光发射装置10，紫外光发射装置10可采用紫外LED光源，净化装置5外部设置有采用银或铝制成的金属管壁11。本实用新型在工作过程中，将环境中含有甲醛分子的空气在吸气风扇7的作用下从进气通道6吸入进气箱体3，再通过净化装置5，净化装置5中微结构光纤上所修饰的阵列化微通道TW2催化膜12在紫外光发射装置10所发紫外光下与甲醛分子进行催化反应，然后净化后的气体再进入右边的出气箱体4，在排气风扇9的作用下，从出气箱体4侧面上的排气通道8排出，完成整个净化过程。[0024]现有技术中，TiO2 一般被涂敷在玻璃或网状、球状物体上进行催化，气体与TiO2 催化膜12接触面积小，且由于玻璃对紫外光具有较强的吸收效果，只有小部分直接照射在 TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光因为透过膜层后被散射掉或被玻璃吸收4掉而没有得到有效利用，导致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率较低。在公知的微结构光纤领域，微结构光纤多用于非线性光学、高功率光纤激光器、医学科学和远程通信等领域，而本实用新型首次将微结构光纤用于气体催化领域，通过化学方法在微结构光纤的内部通道上修饰阵列化微通道TiO2催化膜12，修饰有阵列化微通道TiO2催化膜12的微结构光纤具有如下两个突出的实质性特点和显著的进步[0025]1.修饰有阵列化微通道TW2催化膜12的微结构光纤极大地增加了催化面积；[0026]2.修饰有阵列化微通道TW2催化膜12的微结构光纤极大地提高了紫外光利用率。[0027]在本实施例中，净化装置5由7根修饰有阵列化微通道TiO2催化膜12的微结构光纤组成光纤束，每一根微结构光纤均具有547个微通道1，外径为2. 5cm,每个微通道1直径为0. 54mm。7根长度为15cm的微结构光纤具有的TW2催化膜12面积达到0. 97 Hl2，接近于1 m2，极大地增加了催化面积。当含有有害甲醛分子的气体通过微通道1时，甲醛分子与 TiO2催化膜12接触并发生催化的机率大大提高，有效地增强整个净化装置5的净化效率， 对甲醛净化的效果远远大于传统的平面催化膜。[0028]如图4所示，光线在修饰有阵列化微通道TW2催化膜12的微结构光纤单个微通道1内传输则可有效地提高紫外光利用率。微结构光纤由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 2制成，其折射率为1. 49, TiO2催化膜12的折射率约为1. 9，空气折射率为1. 0。由紫外LED光源发出的紫外光，一部分直接射入TW2催化膜12，因TW2催化膜12的折射率高于周围的 PMMA2折射率和空气折射率，所以，部分满足全反射条件的紫外光将在TiO2催化膜12中稳定地沿着TiO2催化膜12向前传输，不断地进行催化，此时，TiO2催化膜实质为薄膜光波导； 此外，紫外LED光源发射的紫外光还有一部分直接射入PMMA2，在PMMA2光纤中进行传输，因为TW2催化膜12的折射率大于PMMA2的折射率，所以当紫外光传输到PMMA2与TW2催化膜12的介面上后，将有一部分紫外光折射进入TiO2催化膜12中进行传输。因此，大部分的紫外光光能在T^2催化膜12中进行稳定传输。在整个净化装置中，每一根微结构光纤都相当于具有547根圆柱形TW2催化膜12光波导，这种阵列化的TW2催化膜12光波导能够很好地传输紫外光，在传输过程中实现紫外光、TiO2和甲醛分子的催化。针对部分紫外光通过折射离开PMMA2光纤进入空气的现象，本实用新型在净化装置外部设置的采用银或铝制成的金属管壁11具有反射作用，能将从净化装置5内部折射出的紫外光反射回净化装置5 内部，避免对人体造成伤害，同时提高紫外光利用率。
权利要求1.一种微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于包括进气箱体、出气箱体和连接进气箱体与出气箱体的净化装置，所述净化装置由一根或多根修饰有阵列化微通道TiO2催化膜结构的微结构光纤构成，进气箱体和出气箱体内净化装置的两个端面前方设置有紫外光发射装置。
2.根据权利要求1所述的微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于所述的紫外光发射装置为紫外LED光源。
3.根据权利要求1所述的微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于所述的净化装置外部设置有金属管壁。
4.根据权利要求3所述的微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于所述的金属管壁由银或铝制成。
5.根据权利要求1所述的微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于所述的进气箱体侧面设置有一个或多个进气通道和吸气风扇。
6.根据权利要求1所述的微结构光纤甲醛净化系统，其特征在于所述的出气箱体侧面设置有一个或多个排气通道和排气风扇。
7.一种微结构光纤甲醛净化装置，其特征在于由一根或多根修饰有阵列化微通道 TiO2催化膜结构的微结构光纤构成，净化装置的两个端面前方设置有紫外光发射装置。
8.根据权利要求7所述的微结构光纤甲醛净化装置，其特征在于所述的紫外光发射装置为紫外LED光源。
9.根据权利要求7所述的微结构光纤甲醛净化装置，其特征在于所述的净化装置外部设置有金属管壁。
10.根据权利要求8所述的微结构光纤甲醛净化装置，其特征在于所述的金属管壁由银或铝制成。
专利摘要本实用新型公开了一种微结构光纤甲醛净化系统，包括进气箱体、出气箱体和连接进气箱体与出气箱体的净化装置，所述净化装置由一根或多根修饰有阵列化微通道TiO2催化膜结构的微结构光纤构成，进气箱体和出气箱体内净化装置的两个端面前方设置有紫外光发射装置。本实用新型通过化学方法在微结构光纤的内部通道上修饰阵列化微通道TiO2催化膜，形成阵列化TiO2薄膜光波导，极大地增加了催化面积和紫外光利用率，使空气中的甲醛分子与TiO2催化膜接触并发生催化的机率大大提高，有效地增强整个净化装置的净化效率，对甲醛净化的效果远远大于传统的平面催化膜，同时避免二次污染。
文档编号B01D53/88GK202315705SQ201120504219
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者刘丙国, 宗海涛, 李立新, 汪舰, 王勤, 贺春元, 赵玉环 申请人:河南理工大学