专利名称：光触媒空气净化模块及其组成的空气净化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种空气净化模块，特别涉及ー种光触媒空气净化模块及其组成的空气浄化装置。
背景技术：
光触媒材料是ー类以Ti02为代表的具有光催化功能的半导体的总称，能在光照射条件下使电子被激发，形成的电子和空穴与空气中氧气和水分子反应形成氧化カ极强的氢氧自由基，可捕杀空气中的细菌，降解有机污染物从而实现净化空气的目的。目前已有的光触媒空气净化技术的瓶颈在于催化反应的量子效率低，即产生的有效电子或空穴与入射光子的比值低，存在光源利用率低的缺陷，提高光催化反应的量子效率是改进光触媒空气浄化技术的关键。已有的光触媒空气净化设备中，提高光触媒反应效率和保证气流量是ー对无法解决的矛盾，只能在两者选其一。目前，在现有产品中光触媒担载体结构(光触媒材 料担载于光触媒担载体上)通常采用与光照垂直布置和平行搭配垂直布置两种布置方案
I、光触媒担载体采用与光照垂直的布置方案，此时光触媒担载体分为网状结构和海绵状结构两种，网状结构(大都采用单层平面网状结构，或者简单的将单层重叠为多层，层与层之间并没有结构变化)很难在有效的光触媒反应效率下保证气流量，海绵状结构虽然有较好的空气净化效果但不能充分利用材料；2、光触媒担载体采用与光照平行搭配垂直的布置方案，对材料使用是极大的浪费，光触媒反应效率低。现有研究表明光催化反应主要发生在光触媒材料的表面或近表面，在传统设计中，气流是简单穿过光催化担载体，气体中的污染物很难充分的与氢氧自由基接触而得以浄化。传统设计中，为了得到较好的空气净化效果会牺牲气体流速、光能利用率和材料利用率，远远不能满足环保要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供ー种光触媒空气净化模块，该空气浄化模块中，光触媒担载体不是采取现有技术中的简单重叠排列，而是采用交错排列方式，增加空气与光触媒担载体的接触次数，同时也有利于光源充分照射在光触媒担载体上，对于光触媒的反应效率和空气净化的效果，均有显著的提高。该空气浄化模块还可组成空气浄化装置。本发明的目的由下述技术方案实现ー种光触媒空气净化模块，包括光源和光触媒担载体，光触媒担载体上设置有光触媒层，其特征是，所述光触媒担载体分层设置，层与层之间空间平行，层与层之间的光触媒担载体交错排列；所述光源照射在光触媒担载体上。通过如上方案，光源可以充分地照射在光触媒担载体上，而不是像传统简单叠加方式那样，光源只能照射在位于表层的光触媒担载体，因此可以大大提供光源利用率和光触媒的反应效率。由于光触媒担载体交错排列，让光触媒材料可以更好的与空气中的污染物接触并反应，而又能保证气流速度，有利于提高空气净化的效果。
更具体地说，所述层与层之间的光触媒担载体交错排列是指采用如下方式之ー进行排列(1)相邻两层之间的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；(2)第n层的光触媒担载体与(n+2)层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，第n层的光触媒担载体与其相邻层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影不重叠，其中n为自然数，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；⑶任意两层光触媒担载体在同一平面的垂直投影均不重叠，且全部的光触媒担载体在同一平面的垂直投影实现无缝隙连接，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行。在第⑴种方式中，相邻两层的光触媒担载体不完全重合；在第⑵种方式中，相邻两层不重叠，隔层重叠；在第⑶种方式中，光触媒担载体在同一垂直投影平面可以实现不重叠但是无缝隙连接，即假设光触媒担载体为方形，所有的光触媒担载体在同一平面的垂直投影形成ー个方形或者是多个方形边沿相连接；这种方式对光源的利用率也是最高的。作为优选，在所述的第⑶种方式中，光触媒担载体设置有两层以上，每层的光触媒担载体均设置两块以上，每层中的光触媒担载体平行且间距相同设置，所有的光触媒担载 体都相同。这样光触媒空气净化模块就具有足够的空气净化能力。作为另ー优选，在所述的第⑶种方式中，光触媒担载体设置有两层，两层光触媒担载体的连接形成波形完全相同的方波状，两层的光触媒担载体分别位于方波状的最高平面和最低平面。这样光源照射面积更小，而且还兼顾了气流量的优化。所述两层光触媒担载体之间的垂直距离H= (1/2 1/3) D1，其中Dl是指同一层中相邻两块光触媒担载体之间的垂直距离。这样的层间距离，空气净化效率最高。上述光触媒担载体由底层和表层组成，所述光触媒担载体的底层为一平板，表层为设置在平板上的若干四棱锥。这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提闻了光催化反应的效率。所述光源垂直照射在光触媒担载体上；所述光源是指紫外光面光源。这样光照均匀，光催化反应效率高。所述光触媒担载体采用陶瓷制成，所述光触媒层为纳米ニ氧化钛层。所述光触媒担载体上双面设置光触媒层，所述光源分别垂直照射在光触媒担载体的两面。这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。ー种由上述的光触媒空气净化模块组成的空气浄化装置，其特征是，还包括壳体、入气ロ、出气口和电源，所述光触媒空气净化模块设置在壳体内，入气口和出气ロ设置在壳体上，所述电源与光源电连接。按照如上方案，就可组成空气浄化装置。本发明相对于现有技术具备如下的突出优点和效果I、本发明的光触媒空气净化模块，创造性地提出了光触媒担载体分层交错排列的方式，极大地提高了光照效率，而且让光触媒材料可以更好的与空气中的污染物接触并反应，而又能保证气流速度，有利于提供空气净化的效果。2、本发明的光触媒空气净化模块中，光触媒担载体的表层为设计为四棱形，这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。3、本发明的光触媒空气净化模块中，光触媒担载体上双面设置光触媒层，光源分别垂直照射在光触媒担载体的两面。这样的设计结构不仅提高了光照效率，还增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高光催化反应的效率，加强了空气净化效果。4、本发明的光触媒空气净化模块可以用于组成各种空气浄化装置，应用广泛。
图I是本发明光触媒空气净化模块的ー种排列示意图；图2是本发明光触媒空气净化模块的另ー种排列示意图；图3是本发明光触媒空气净化模块的又ー种排列示意图；图4是本发明光触媒空气净化模块的再ー种排列示意图；图5是由图4所示排列组成空气净化装置中空气、光照和光触媒空气净化模块的分布示意图； 图6是光触媒担载体表层的结构不意图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例一本发明的光触媒空气净化模块由三块光触媒担载体和光源组成，光触媒担载体上设置有光触媒层，光触媒担载体采用陶瓷制成，光触媒层为纳米ニ氧化钛层，光源采用紫外光面光源，光源照射在光触媒担载体上。如图I所示，光触媒担载体采用这样的方式交错排列三块光触媒担载体40分三层排列，层与层之间空间平行，相邻两层之间的光触媒担载体40在同一平面的垂直投影有重叠(垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行)，但不完全重合。这种排列的光触媒空气净化模块设置在壳体内，在壳体上设置入气口和出气ロ，光源连接电源即可组成空气浄化装置。工作时，从入气ロ进入的空气直接冲击到第I层光触媒担载体的上表面，一部分空气经过第I层的光触媒担载体下表面后从出气ロ流出；一部分继续冲击到第II层光触媒担载体的上表面，然后空气继续分流一部分空气经过第I层光触媒担载体的下表面后从出气ロ流出，一部分继续冲击到第III层光触媒担载体的上表面，此时一部分空气经由第II层光触媒担载体的下表面从出气ロ流出，另一部分空气经过第III层光触媒担载体的下表面后从出气ロ流出。这样空气就能充分同每ー层的光触媒担载体接触反应，光源也能充分地照射在光触媒担载体上。优选的方式是，光触媒担载体由底层和表层组成，光触媒担载体的底层为一平板，表层为设置在平板上的若干四棱锥光触媒层(如图6所示)，这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。更优选的方式是这样的光触媒层在光触媒担载体上双面设置(即上下表面均设置有光触媒层)，光源同时照射在光触媒担载体的双面，这样空气在经过光触媒担载体的上下两面时均可发生反应，提高浄化空气的效果。如果需要和空间允许，可以设置四层以上的光触媒层，也可以按照此排列，在每ー层设置两块以上的光触媒担载体。实施例ニ本发明的光触媒空气净化模块由三块光触媒担载体和光源组成，光触媒担载体上设置有光触媒层，光触媒担载体采用陶瓷制成，光触媒层为纳米ニ氧化钛层，光源采用紫外光面光源，光源照射在光触媒担载体上。如图2所示，光触媒担载体采用这样的方式交错排列三块光触媒担载体40分三层排列，层与层之间空间平行，相邻两层之间的光触媒担载体40在同一平面的垂直投影没有重叠(垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行)，隔层(如第I层与第III层)的光触媒担载体40在同一平面的垂直投影有重叠，但不重合。这种排列的光触媒空气净化模块设置在壳体内，在壳体上设置入气口和出气ロ，光源连接电源即可组成空气浄化装置。工作时，从入气ロ进入的空气直接冲击到第I层光触媒担载体的上表面，一部分空气经过第I层的光触媒担载体下表面后从出气ロ流出；一部分继续冲击到第III层光触媒担载体的上表面，一小部分会冲击到第II层光触媒担载体的上表面；冲击到第II层光触媒担载体的上表面空气，一部分经过第II层光触媒担载体的下表面后从出气ロ流出，另一部分继续冲击到第III层光触媒担载体的上表面；直接冲击到第III层光触媒担载体的上表面的空气和由第II层光触媒担载体的下表面流过来到达第III层光触媒担载体上表面的空气，经过第III层和/或第II层光触媒担载体的下表面后从出气ロ流出。经过这样空气就能充分同每ー层的光触媒担载体接触反应，光源也能充分地照射在 光触媒担载体上。优选的方式是，光触媒担载体由底层和表层组成，光触媒担载体的底层为一平板，表层为设置在平板上的若干四棱锥光触媒层(如图6所示)，这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。更优选的方式是这样的光触媒层在光触媒担载体上双面设置(即上下表面均设置有光触媒层)，光源同时照射在光触媒担载体的双面，这样空气在经过光触媒担载体的上下两面时均可发生反应，提高浄化空气的效果。如果需要和空间允许，也可以按照此排列，在每ー层设置两块以上的光触媒担载体。实施例三本发明的光触媒空气净化模块由四块光触媒担载体和光源组成,光触媒担载体上设置有光触媒层，光触媒担载体采用陶瓷制成，光触媒层为纳米ニ氧化钛层，光源采用紫外光面光源，光源垂直照射在光触媒担载体上。如图3所示，光触媒担载体采用这样的方式交错排列四块光触媒担载体40分四层排列，层与层之间空间平行，任意两层光触媒担载体I在同一平面的垂直投影均不重叠，且全部的光触媒担载体在同一平面的垂直投影实现无缝隙连接，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行。四块光触媒担载体40均采用方形，四块光触媒担载体40在同一平面的垂直投影形成方形。这种排列的光触媒空气净化模块设置在壳体内，在壳体上设置入气口和出气ロ，光源连接电源即可组成空气浄化装置。工作时，从入气ロ进入的空气直接冲击到第I层光触媒担载体的上表面，然后依次流经各层的上下表面，最后空气从出气ロ流出。这样空气就能充分同每ー层的光触媒担载体接触反应，光源也能充分地照射在光触媒担载体上。优选的方式是，光触媒担载体由底层和表层组成，光触媒担载体的底层为一平板，表层为设置在平板上的若干四棱锥光触媒层(如图6所示)，这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。更优选的方式是这样的光触媒层在光触媒担载体上双面设置(即上下表面均设置有光触媒层)，光源垂直照射在光触媒担载体的两面上，这样空气在经过光触媒担载体的上下两面时均可发生反应，提高浄化空气的效果。如果需要和空间允许，也可以按照此排列，在每ー层设置两块以上的光触媒担载体。实施例四本发明的光触媒空气净化模块由十块完全相同的光触媒担载体和光源组成,光触媒担载体上设置有光触媒层，光触媒担载体采用陶瓷制成，光触媒层为纳米ニ氧化钛层，光源采用LED紫外光面光源，光源垂直照射在光触媒担载体的上下表面上。如图4和图5所示，光触媒担载体采用这样的方式交错排列十块光触媒担载体40分两层排列，层与层之间空间平行，任意两层光触媒担载体40在同一平面的垂直投影均不重叠，且全部的光触媒担载体在同一平面的垂直投影实现无缝隙连接，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行。两层光触媒担载体的连接形成波形完全相同的方波状，两层的光触媒担载体分别位于方波状的最高平面和最低平面，十块光触媒担载体40均采用方形，十块光触媒担载体 40在同一平面的垂直投影形成方形。光触媒担载体40由底层和表层组成,光触媒担载体的底层为一平板,表层为设置在平板上的若干四棱锥光触媒层(如图6所示)，这样的设计结构增大了空气与光触媒材料的接触面积，有效提高了光催化反应的效率。光触媒层在光触媒担载体上双面设置(即上下表面均设置有光触媒层)，这样空气在经过光触媒担载体的上下两面时均可发生反应，提高浄化空气的效果。两层光触媒担载体之间的垂直距离H=(l/2 1/3)D1，其中Dl是指同一层中相邻两块光触媒担载体之间的垂直距离，D1=D2，D2为任ー块光触媒担载体的片宽。这种排列的光触媒空气净化模块设置在壳体内，在壳体上设置入气口和出气ロ，光源连接电源即可组成空气净化装置，此时，从入气ロ进入的待净化空气10，经过光源20，一部分空气直接垂直冲击到光触媒担载体40中的第I层光触媒担载体片的上表面，这部分空气在第I层光触媒担载体40的上表面能较好的发生光催化反应，并且沿着第I层光触媒担载体上表面向两侧流动；从入气ロ流进的空气的另一部分没有直接垂直冲击到第一层的光触媒担载体的上表面，与沿着第I层光触媒担载体上表面向两侧流动的空气混合在一起，并ー起冲击到第II层光触媒担载体的上表面，并在其上发生光催化反应净化空气；然后，气流沿着第II层光触媒担载体的上表面向两侧流动，流经第I层光触媒担载体的下表面，并在下层紫外LED光的照射下进ー步发生光催化反应净化空气，空气在两层光触媒担载体之间流过之后，一部分空气会经过第II层光触媒担载体的下表面，在下层紫外LED光的照射下进一步发生光催化反应净化空气，至此所有的光催化反应完成，浄化后的空气流经下层光源，从出气ロ 50流出。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置換方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种光触媒空气净化模块，包括光源和光触媒担载体，光触媒担载体上设置有光触媒层，其特征是，所述光触媒担载体分层设置，层与层之间空间平行，层与层之间的光触媒担载体交错排列；所述光源照射在光触媒担载体上。
2.根据权利要求I所述的光触媒空气净化模块，其特征是，所述层与层之间的光触媒担载体交错排列是指采用如下方式之一进行排列⑴相邻两层之间的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；⑵第n层的光触媒担载体与(n+2)层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，第n层的光触媒担载体与其相邻层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影不重叠，其中n为自然数，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；(3)任意两层光触媒担载体在同一平面的垂直投影均不重叠，且全部的光触媒担载体在同一平面的垂直投影实现无缝隙连接，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行。
3.根据权利要求2所述的光触媒空气净化模块，其特征是，在所述的第⑶种方式中，光 触媒担载体设置有两层以上，每层的光触媒担载体均设置两块以上，每层中的光触媒担载体平行且间距相同设置，所有的光触媒担载体都相同。
4.根据权利要求3所述的光触媒空气净化模块，其特征是，在所述的第⑶种方式中，光触媒担载体设置有两层，两层光触媒担载体的连接形成波形完全相同的方波状，两层的光触媒担载体分别位于方波状的最高平面和最低平面。
5.根据权利要求4所述的光触媒空气净化模块，其特征是,所述两层光触媒担载体之间的垂直距离H= (1/2 1/3) D1，其中Dl是指同一层中相邻两块光触媒担载体之间的垂直距离。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的光触媒空气净化模块，其特征是，所述光触媒担载体由底层和表层组成，所述光触媒担载体的底层为一平板，表层为设置在平板上的若干四棱锥。
7.根据权利要求6所述的光触媒空气净化模块，其特征是，所述光源垂直照射在光触媒担载体上；所述光源是指紫外光面光源。
8.根据权利要求6所述的光触媒空气净化模块，其特征是，所述光触媒担载体采用陶瓷制成，所述光触媒层为纳米二氧化钛层。
9.根据权利要求6所述的光触媒空气净化模块，其特征是，所述光触媒担载体上双面设置光触媒层，所述光源分别垂直照射在光触媒担载体的两面。
10.一种由权利要求I至5中任一项所述的光触媒空气净化模块组成的空气净化装置，其特征是，还包括壳体、入气口、出气口和电源，所述光触媒空气净化模块设置在壳体内，A 气口和出气口设置在壳体上，所述电源与光源电连接。
全文摘要
本发明提供了一种光触媒空气净化模块，包括光源和光触媒担载体，光触媒担载体上设置有光触媒层，其特征是，所述光触媒担载体分层设置，层与层之间空间平行，层与层之间的光触媒担载体交错排列；所述光源照射在光触媒担载体上。本发明还提供了由该光触媒空气净化模块组成的空气净化装置。本发明的光触媒空气净化模块光照效率高，空气净化效果好。
文档编号B01D53/76GK102793943SQ20121031149
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者张怡 申请人:广东科立盈光电技术有限公司