一種寬頻譜紫外光殺菌系統的製作方法
2023-10-17 19:31:49 2
本發明涉及空氣淨化領域，具體地說涉及一種寬頻譜紫外光殺菌系統。
背景技術：
隨著工業化的發展，空氣中的汙染物越來越多，對人體健康危害最大的是直徑等於或小於PM2.5的有毒微粒，特別是有機揮發物(VOC)，如：笨、甲醛、丙酮、油漆等。當人體吸入這些直徑小於PM2.5的有毒微粒時，人體是無法通過肺的淨化功能把這些有毒微粒排出體外的，這些有毒微粒會通過血液循環系統進入人體的各個器官，加重人體器官的負擔，長期吸入這些有毒物質，就會使人生病，從而影響人體的健康。
現在市面上的空氣淨化器一般採用納米光催化技術或低溫等離子體技術對空氣中有毒物質進行殺菌，採用過濾式及靜電吸附式空氣淨化裝置進行除塵等，但是仍然存在以下問題：1、淨化空氣的進口和出口，淨化速度慢，導致淨化耗費的時間非常長，浪費電力資源，不利於經濟環保。2、所收集的粉塵易被氣流重新帶走，使得淨化效率不穩定。3、等離子體式的淨化器在淨化過程中常伴隨著一些不希望的中間產物生成，這些中間產物需要做進一步的處理。4、等離子體式的淨化器工作過程中，會產生頻譜較寬，且足以驅動光催化劑的紫外光，通常這一資源白白浪費掉。5、納米光催化技術的空氣淨化器其激勵光源通常為紫外燈管，燈管的壽命通常較短，更換成本高。6、在淨化過程中，空氣與納米光催化劑的接觸面太窄，殺毒率不高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種寬頻譜紫外光殺菌系統，解決傳統的空氣淨化器的容塵率低，淨化率不高；空氣與納米光催化劑的接觸面太窄，殺毒效率不穩定；限定了進出風口方向，淨化空氣耗費時間長，無法實現節能環保、無毒淨化空氣的問題。
本發明通過下述技術方案實現：
一種寬頻譜紫外光殺菌系統，包括淨化器外殼，在淨化器外殼內設置有兩個淨化筒，所述淨化筒為圓柱體空腔結構；在每個淨化筒的頂部設置有導流風口，在導流風口內設置有導流風扇；在淨化筒內還設置有兩層電離層和一層過濾層，一個電離層位於導流風扇與過濾層的中間，另一個電離層位於過濾層與淨化筒底部之間；在過濾層內設置有高壓電極板、集塵極板，所述高壓電極板與集塵極板沿風口氣流方向平行交替排列且等距離組成多條氣流通道；在集塵極板上還設置有多個透氣孔，透氣孔在集塵極板設置成蜂窩狀結構；
在兩個淨化筒底部設置有等距離平行排列的淨化組，每個淨化組包括兩塊電極板、兩片絕緣陶瓷板、進氣口、兩片密封板，兩塊絕緣陶瓷板互相平行排列，在兩塊絕緣陶瓷板之間形成一個淨化通道，淨化通道的兩端分別連接有一片密封板，在每片密封板上設置有進氣口；所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道的外側分別固定有一塊電極板，所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道內設置有多個催化球，在催化球上塗有TiO2光催化劑。
本發明與傳統的空氣淨化器的最大改進點在於：1、不限定進出風口的方向，在本發明中的導流風口既可以做進風口也可以做出風口，解決了傳統的空氣淨化器只能從一個方向進風，另一個方向出風，淨化空氣耗費時間長，淨化效率太低的問題。主要體現在，在淨化器外殼內設置有兩個淨化筒，所述淨化筒為圓柱體空腔結構，在每個淨化筒的頂部設置有導流風口，在導流風口內還設置有導流風扇；淨化筒內還設置有兩層電離層和過濾層，一個電離層位於導流風扇與過濾層的中間，另一個電離層位於過濾層與淨化筒底部之間；高壓電極板與集塵極板沿風口氣流方向平行交替排列且等距離組成多條氣流通道。2、將低溫等離子體技術和納米光催化技術進行有機結合，而不是簡單的串聯結合使用，進而在提高空氣與納米光催化劑的接觸面，使得淨化效率提高的同時，也大大降低了等離子體淨化的中間產物生成，並使得中間產物最終轉化為H2O與CO2，同時具有環保經濟，低成本的優點。主要體現在：所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道的外側分別固定有一塊電極板，所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道內設置有多個催化球，在催化球上塗有TiO2光催化劑。3、在集塵極板上設置多個為蜂窩狀結構的透氣孔，透氣孔增大了粉塵微粒與集塵極板的接觸面積，解決了傳統的集塵極板為實心板，吸附灰塵的能力有限，所收集的粉塵易被氣流重新帶走，使得淨化效率不穩定的問題。
具體表現在：啟動空氣淨化器，導流風扇開始轉動，加快了空氣的流速，室內的粉塵微粒被導流風扇吸到淨化筒內。位於淨化筒頂部的電離層釋放高壓電，使經過電離層的粉塵微粒帶上了電荷（q），當帶電荷的粉塵微粒經過高壓電極板與集塵極板組成的導流通道時，受到高壓電極板沿集成極板方向垂直的電場力（F=Eq）作用，一部分粉塵微粒的流向改變，受到電場力與氣流力合力的粉塵微粒無限趨近集塵極板，使得靜電引力趨大，集塵極板最終有效捕集粉塵微粒。一部分微粒在電場力（F=Eq）的作用下穿過集塵極板上的透氣孔進入到其他的氣流通道，還有一部分微粒在氣流的作用下直接穿過透氣孔進入到其他的氣流通道，進入到其他氣流通道的微粒在產生的電場力與氣流力合力的作用下也會吸附在集塵極板上；相比現有技術，微粒可以穿過透氣孔運動增大了與集塵極板的接觸面積，增大了集塵極板容塵率，減少了被氣流重新帶走的機率。
除塵後的空氣流以及還有一部分沒有被捕獲的粉塵微粒經過位於淨化筒底部的淨化組內的等離子體和催化球上的TiO2光催化劑過濾消毒後，再進入另一個淨化筒時，也是同理方式被另一個淨化筒內的集塵極板捕獲。位於淨化筒頂部底部的電離層又使一部分沒有帶上電的粒子帶上電荷，可以捕獲更多的粉塵微粒，更進一步的增加了空氣淨化器的淨化效率，同時兩個淨化筒同時運行形成一個淨化交換通道，減少了淨化空氣的時間。
淨化組的淨化原理具體體現在：電極板連通電源放電，使陶瓷板形成的淨化通道形成一個放電區域，放電區域產生等離子體，同時，在放電工作過程中，也會有頻譜較寬，且足以驅動光催化劑的紫外光產生。1、這種寬頻紫外光對位於淨化通道內的催化球上的納米極TiO2光催化劑作用，使TiO2催化劑產生電子-孔穴對，然後對吸附在催化劑上的空氣中有害氣體分子進行氧化還原降解，從而達到淨化空氣的目的；同時，採用等離子體產生的現有的寬頻紫外光代替了傳統的紫外燈管，解決了傳統的紫外燈管壽命較短、淨化效果不穩定的問題；另外，採用催化球塗TiO2光催化劑的方式增大了TiO2與空氣的接觸面積，空氣在淨化通道內層層通過多個催化球，提高了空氣淨化濾。2、通過高電壓放電形式,獲得非熱平衡等離子體，即產生大量的高能電子或高能電子激勵產生的O、OH、N基等活性粒子，破壞C—H、C—C等化學鍵，對氣體有害分子進行氧化還原降解，最終生成CO2和H2O，從而達到淨化空氣的目的。3、利用Ti02本身具有的吸附能力，可以增加活性粒子與汙染物分子接觸的機會，以加強降解效率。4、Ti02材料容易獲得，價格便宜，生產工藝簡單，具有很高的性價比，另外，低溫等離子體產生的活性粒子壽命很短，等離子體與光催化劑的協同作用可以擴充反應區域，在餘輝區和冷阱區也可以實現汙染物的降解降低了反應的能耗，給設備的生產節省了一部分經費，同時降低了後期的運行費用。5、納米級Ti02光催化劑的加入，可以減少等離子體放電過程中產生的副產物（CH、），分解產生的微量副產物，同時把汙染物降解成無害的CO、H20等小分子顆粒。
放電區域等離子體產生紫外光的原理：等離子體中的氣體正離子缺少束縛電子，因而有空的能級，這是一個勢井——若以無窮遠為0勢能點的話，該能級所對應的能量為一個負值。等離子體中的電子基本上是自由電子，且具有一定的動能，電子的能量為正。放電時，電子與正離子相互碰撞，自由電子就可能落入正離子的勢井中。自由電子本身的正能量減去勢井的負能量是一個較大的正能量。電子要把這一能量釋放出來，途徑之一就是把這些能量變成光子的形式放出來.能量較大的光子一般就是紫外線的光子。
所述密封板由聚四氟乙烯板製成。聚四氟乙烯板是由四氟乙烯經聚合而成的高分子化合物，其結構簡式為 -[-CF2-CF2-]n- ，具有優良的化學穩定性、不受已知的酸、鹼、鹽、氧化劑等的腐蝕，是當今世界最耐腐蝕的材料之一。並且聚四氟乙烯板有良好的電絕緣性和抗老化耐力、耐溫優異（能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作）、對人沒有毒性，所以非常適合作為本發明的密封材料。
所述兩塊電極板分別與電源的正極和負極連接。這樣使電極板一個帶正電。一個帶負電，對著絕緣陶瓷板形成的導流通道放電，形成一個放電區域。
所述高壓電極板通過電氣連接與高壓電源的正極相連，集塵極板採用電氣連接並接地。可以使高壓電極板產生一個對集塵極板的場強。
在淨化器外殼上設置有多個進氣孔，所述進氣孔設置成蜂窩狀結構。蜂窩狀結構是像蜂巢一樣的六邊形一格一格的，蜂窩狀結構的換風孔可以有效的阻擋如頭髮、紙屑一類的大微顆粒，不容易造成氣流通道的堵塞，延長使用壽命。
本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
1、本發明一種寬頻譜紫外光殺菌系統，在淨化器外殼內設置有兩個淨化筒，所述淨化筒為圓柱體空腔結構，兩個淨化筒底部互相導通；在每個淨化筒的頂部設置有導流風口，在導流風口內設置有導流風扇，同時將過濾層設置在電離層的中間，使部分穿過過濾層沒有帶電的微粒帶電，更進一步的增加了空氣淨化器的淨化效率，解決了傳統的空氣淨化器只能從一個方向進風，另一個方向出風，淨化空氣耗費時間長，淨化效率太低的問題；
2、本發明一種寬頻譜紫外光殺菌系統，所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道的外側分別固定有一塊電極板，所述絕緣陶瓷板所形成的淨化通道內設置有多個催化球，在催化球上塗有TiO2光催化劑，可以減少等離子體放電過程中產生的副產物（CH、），分解產生的微量副產物，同時把汙染物降解成無害的CO、H20等小分子顆粒；另外，在催化球上塗有TiO2光催化劑，增大了TiO2與空氣的接觸面積，空氣在淨化通道內層層通過多個催化球，提高了空氣淨化率；
3、本發明一種寬頻譜紫外光殺菌系統，在集塵極板上還設置有多個透氣孔，透氣孔在集塵極板設置成蜂窩狀結構，當微粒進入氣流通道時可穿過透氣孔進入到其他的氣流通道；相比現有技術，微粒可以穿過透氣孔運動增大了與集塵極板的接觸面積，增大了集塵極板容塵率，減少了被氣流重新帶走的機率；
4、本發明一種寬頻譜紫外光殺菌系統，採用等離子體產生的現有的寬頻紫外光代替了傳統的紫外燈管，避免等離子體產生的紫外光能源浪費，也解決了傳統的紫外燈管壽命較短、淨化成本高、淨化效果不穩定的問題。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：
圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明過濾層的結構示意圖；
圖3為本發明淨化組的結構示意圖。
附圖中的標記及對應的部件名稱：
1-淨化器外殼，2-淨化筒，3-導流風扇，4-電離層，5-過濾層，6-高壓電極板，7-集塵極板，8-氣流通道，9-淨化組，10 -電極板，11-絕緣陶瓷板，12-進氣口，13-兩片密封板，14-淨化通道，15-TiO2光催化劑，16-進氣孔，17-催化球，18-透氣孔。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。
實施例1：
如圖1、圖2、圖3所示的一種寬頻譜紫外光殺菌系統，包括淨化器外殼1，在淨化器外殼1內設置有兩個淨化筒2，所述淨化筒2為圓柱體空腔結構；在每個淨化筒2的頂部設置有導流風口，在導流風口內設置有導流風扇3；在淨化筒2內還設置有兩層電離層4和一層過濾層5，一個電離層4位於導流風扇3與過濾層5的中間，另一個電離層4位於過濾層5與淨化筒2底部之間；在過濾層5內設置有高壓電極板6、集塵極板7，所述高壓電極板6與集塵極板7沿風口氣流方向平行交替排列且等距離組成多條氣流通道8；在集塵極板7上還設置有多個透氣孔18，透氣孔18在集塵極板7設置成蜂窩狀結構；
在兩個淨化筒2底部設置有等距離平行排列的淨化組9，每個淨化組9包括兩塊電極板10、兩片絕緣陶瓷板11、進氣口12、兩片密封板13，兩塊絕緣陶瓷板11互相平行排列，在兩塊絕緣陶瓷板11之間形成一個淨化通道14，淨化通道14的兩端分別連接有一片密封板13，在每片密封板13上設置有進氣口12；所述絕緣陶瓷板11所形成的淨化通道14的外側分別固定有一塊電極板10，所述絕緣陶瓷板5所形成的淨化通道8內設置有多個催化球17，在催化球17上塗有TiO2光催化劑15。
所述密封板13由聚四氟乙烯板製成。所述兩塊電極板10分別與電源的正極和負極連接。所述高壓電極板6通過電氣連接與高壓電源的正極相連，集塵極板7採用電氣連接並接地。在淨化器外殼1上設置有多個進氣孔16，所述進氣孔16設置成蜂窩狀結構。
一種寬頻譜紫外光殺菌系統的工作過程：啟動空氣淨化器，空氣微粒從位於淨化器外殼1上的進氣孔16進入導流風口，導流風扇3開始轉動，加快了空氣的流速，室內的粉塵微粒被導流風扇3吸到淨化筒2內。位於淨化筒2頂部的電離層4釋放高壓電，使經過電離層4的粉塵微粒帶上了電荷（q），當帶電荷的粉塵微粒經過高壓電極板6與集塵極板7組成的導流通道8時，受到高壓電極板6沿集成極板方向垂直的電場力（F=Eq）作用，一部分電荷微粒在產生的電場力與氣流力合力的作用下使沿集塵極板7運動（F=Eq），微粒就吸附在了集塵極板7上；一部分微粒在電場力（F=Eq）的作用下穿過集塵極板7上的透氣孔18進入到其他的氣流通道8，還有一部分微粒在氣流的作用下直接穿過透氣孔18進入到其他的氣流通道8，進入到其他氣流通道8的微粒在產生的電場力與氣流力合力的作用下也會吸附在集塵極板7上。集塵極板7設置成蜂窩狀結構增大了集塵極板7容塵率，減少了被氣流重新帶走的機率。
還有一部分沒有被捕獲的粉塵微粒進入到淨化筒2底部的電離層4後也會帶上電荷（q），除塵後的空氣流以及還有一部分沒有被捕獲的粉塵微粒經過位於淨化筒2底部的淨化組9內的等離子體和催化球17上的TiO2光催化劑15過濾消毒後，再進入另一個淨化筒2時，也是同理方式被另一個淨化筒2內的集塵極板7捕獲。位於淨化筒2頂部底部的電離層4又使一部分沒有帶上電的粒子帶上電荷，可以捕獲更多的粉塵微粒，更進一步的增加了空氣淨化器的淨化效率，同時兩個淨化筒2同時運行形成一個淨化交換通道14，將淨化空氣的時間減少了一半。低溫等離子體技術的淨化效率為75%，納米光催化技術的淨化效率為70%，將低溫等離子體技術和納米光催化技術進行有機結合的方式，將空氣淨化效率提高到了85%以上，並且TiO2光催化劑15有效中和了等離子體放電過程中產生的副產物，利用TiO2自身的吸附力將空氣殺菌效率提高到了92%以上，同時，將納米級的TiO2光催化劑9塗抹在催化球17上，將催化劑與空氣的接觸面積提高，淨化效率達到了99%以上。
以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。