一種光催化淨化裝置和具有該裝置的手套箱的製作方法

2023-07-29 01:38:01 1

本發明涉及一種光催化淨化裝置和使用此裝置的手套箱。可應用於需要控制手套箱內有機氣體濃度的應用環境。

背景技術：

在鋰離子電池及材料、半導體、超級電容、特種燈、雷射焊接、釺焊、材料合成、有機發光二極體、金屬有機化學氣相沉積、厭氧菌培養、細胞低氧培養等很多工業生產和科學研究領域，需要在惰性氣體或受控的氣氛環境(無水，無氧，無塵)下進行操作，以避免空氣中的水分，氧氣，和微小顆粒對過程產生影響或避免過程本身產生的有害氣體對人員的影響。

手套箱即是一種用於提供上述環境的設備；通常由箱體、氣體淨化循環系統、控制系統等部分組成。箱體與氣體淨化循環系統相連形成密封的工作環境，通過手套在箱體內開展所需的操作，通過過渡腔進行內外物品的交換。

通常手套箱中氣體進化裝置採用的都是吸附材料，可以有效地去除箱體內的水分、氧氣和微小顆粒，但是當手套箱內需要對有機氣體濃度進行控制時，吸附效果就很差了。下面以溶液製程的oled為例進行說明。

在溶液製程的oled技術中，oled材料使用的是有機溶劑。有機溶劑的揮發或去除過程會使得手套箱中存在一定的有機氣體氣氛。有機氣體在手套箱中的積累或濃度變化會影響oled產品的性能，也會在過渡腔開啟時擴散到空氣中對操作人員產生危害。吸附過濾裝置中採用吸附材料通常為矽膠，活性炭，分子篩，氯化鈣，五氧化二磷等等，他們對無機氣體的吸附效果較好，對有機氣體的吸附效果有很差了，很容易達到吸附飽和的狀態。這就需要經常對吸附劑進行再生或需要使用非常大量的吸附劑，不利於手套箱的高效運行或使得氣體淨化循環系統的體積非常龐大。

為解決上述問題，本發明提供一種氣體淨化裝置和使用此裝置的手套箱。可應用於需要控制手套箱內有機氣體濃度的應用環境。具體地，有機氣體的去除採用的是光催化技術。

技術實現要素：

本發明的目的在於解決上述問題，提供一種光催化淨化裝置和使用此裝置的手套箱，其應用於控制手套箱內有機氣體的濃度。

本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案實現的：

一種光催化淨化裝置，其特徵在於，包括：淨化腔室、進氣管路、出氣管路、光源以及光催化材料；

其中，所述光源設置在淨化腔室中央，所述光催化材料設置在光源四周，所述進氣管路設置在淨化腔室側壁底部，所述出氣管路設置在與所述進氣管路相對的淨化腔室側壁的上部。

所述的光催化淨化裝置，其中，還包括設置在淨化腔室頂部的密封蓋，所述密封蓋上設置有用於觀察淨化腔室內光源狀態的觀察窗，所述觀察窗上設置有遮光板。

所述的光催化淨化裝置，其中，所述光源為紫外線燈管，所述燈管設置在淨化腔室中央。

所述的光催化淨化裝置，其中，所述光催化材料為負載二氧化鈦光催化劑的玻璃纖維布，所述玻璃纖維布充滿淨化腔室剩餘的空間。

所述的光催化淨化裝置，其中，所述進氣管路和出氣管路內分別設置有防止光催化材料上的光催化劑進入氣體管路的過濾材料，和用於調整流量和氣體進入的閥門。

所述的光催化淨化裝置，其中，所述淨化腔室內壁為表面光滑的不鏽鋼板。

所述的光催化淨化裝置，包括：箱體和設置在箱體一側與箱體通過氣體管路連通的過渡腔；

其中，所述箱體外設置有供氣排氣裝置、氣體淨化裝置、光催化淨化裝置、鼓風機以及抽氣設備，所述氣體淨化裝置、光催化淨化裝置以及鼓風機依次通過氣體管路連通，所述氣體淨化裝置入口、鼓風機出口、氣體發生設備以及抽氣設備分別通過氣體管路與箱體連通，所述抽氣設備還與過渡腔連通。

所述的手套箱，其中，所述每條氣體管路上分別設置有控制氣體流量的閥門。

所述的手套箱，其中，所述箱體至少一面為視窗，所述視窗上設置至少一對手套。

所述的手套箱，其中，所述的手套箱還包括能夠監控氣體含量的氣體檢測器，所述有機氣體檢測器設置在手套箱內。本發明具有以下優點：在光催化材料表面發生光催化反應，可以將氣體或水體中的各種有機物有效地降解為二氧化碳和水，從而徹底地去除有機物。

所述光催化淨化腔室內壁使用不鏽鋼板焊接製作，內表面光亮，可以有效反射光線；玻璃纖維布具有良好的透光性和對光線的散射性，可以使得紫外光有效地照射到不同位置上的光催化劑上；同時玻璃纖維布為疏鬆多孔結構，具有良好的氣體通過性；玻璃纖維布具有較大的比表面積，可以良好的分散負載在其上的二氧化鈦光催化劑，使得氣體可以與光催化劑充分地接觸，在光催化劑表面發生光催化反應被降解成二氧化碳和水。

手套箱中的氣體通過鼓風機先進入光催化淨化腔室，有機氣體在光催化淨化腔室中被光催化降解掉；氣體再經過氣體淨化裝置，氣體中的水，氧，光催化降解產物二氧化碳等被吸附而去除，最後氣體再返回手套箱主箱體，通過反覆的循環達到氣體淨化的目的。

附圖說明

在下文中將基於實施例並參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中：

圖1是本發明光催化淨化裝置的結構示意圖；

圖2是使用光催化淨化裝置的手套箱結構示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖並未按照實際的比例。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種光催化淨化裝置，包括：淨化腔室1、進氣管路3、出氣管路2、光源4以及光催化材料5；

其中，所述光源5設置在淨化腔室2中央，所述光催化材料5設置在光源兩側或四周，所述進氣管路3設置在淨化腔室側壁底部，所述出氣管路2設置在與所述進氣管路相對的淨化腔室1側壁的上部。所述進氣管路3和出氣管路2分別焊接在所述淨化腔室1側壁上，使得氣體進入淨化腔室後經過儘量長的路程再排出，從而可以和光催化材料充分地反應。

所述的光催化淨化裝置，其中，還包括設置在淨化腔室頂部的密封蓋7，所述密封蓋7上設置有用於觀察淨化腔室內光源狀態的觀察窗8，所述觀察窗8上設置有遮光板9。所述的密封蓋7通過橡膠圈密封結構和螺絲鎖緊結構將淨化腔室密封，設置密封蓋7能夠方便更換淨化腔室內部的光源7和光催化材料5。所述的觀察窗8為防紫外線的玻璃製成，能夠觀察淨化腔室內部的狀態，需要說明的是光催化反應不消耗光催化材料，理論上使用時間為無限長，實際中使用時間也非常長；並且光催化材料與吸附材料不同，也不需要再生等操作。

所述光源8為紫外線的燈管，燈管可發射主波長為365nm的紫外線；所述燈管安裝在淨化腔室中央。

所述光催化材料5優選為負載型光催化材料，載體優選為玻璃纖維布，光催化劑負載於玻璃纖維布上。光催化劑可以是二氧化鈦基材料或非二氧化鈦基材料，具體可以是但不限於納米二氧化鈦，納米摻雜型二氧化鈦，氧化鋅，氧化鎢，氧化鐵，氧化鈰，鎢酸鹽，釩酸鹽等等；光催化劑優選為納米二氧化鈦。所述玻璃纖維布材料設置在光源兩側或四周，充滿淨化腔室剩餘的空間。填充方式不限於圖1中所述的豎直方向，可以是水平方向或其他方式。玻璃纖維布具有良好的透光性和對光線的散射性，可以使得紫外光有效地照射到不同位置上的光催化劑上；同時玻璃纖維布為疏鬆多孔結構，具有良好的氣體通過性；玻璃纖維布具有較大的比表面積，可以良好的分散負載在其上的二氧化鈦光催化劑，使得氣體可以與光催化劑充分地接觸，在光催化劑表面發生光催化反應被降解成二氧化碳和水。

所述進氣管路和出氣管路內分別設置有防止光催化劑從玻璃纖維布上脫落並進入氣體管路的過濾材料6，和用於調整流量和氣體進入的閥門10。所述過濾材料6為多孔的陶瓷材質，能夠阻止少量從光催化材料上脫落下來的顆粒進入氣體管路中。

所述淨化腔室內壁為表面光路的不鏽鋼板。其內表面光亮，可以有效反射光線。在光催化設備5表面發生光催化反應，可以將氣體或水體中的各種有機物有效地降解為二氧化碳和水，從而徹底地去除有機物。

如圖2所示，一種具有光催淨化裝置的手套箱，包括：箱體11和設置在箱體11一側與箱體11通過氣體管路19連通的過渡腔12；

其中，所述箱體11外設置有供氣排氣管路13、氣體淨化裝置14、光催化淨化裝置15、鼓風機16以及抽氣設備17。所述供氣排氣管路13和抽氣設備17分別通過氣體管路19與箱體11相連通，所述抽氣設備17還與過渡腔12通過氣體管路19連通。所述過渡腔與箱體分別採用不鏽鋼材質，所述過渡腔用來傳遞物品。所述抽氣設備17用於將氣體抽出。所述氣體發生設備向箱體輸送氣體。所述氣體為有機氣體。

所述的具有光催淨化裝置的手套箱，其中氣體淨化裝置14、光催化淨化裝置15以及鼓風機16，分別通過氣體管路19依次連通，其中所述氣體淨化裝置14出口和鼓風機16入口分別通過氣體管路19與箱體連通。其中，所述光催化淨化裝置15設置在氣體流動方向的上風向，氣體淨化裝置14設置在氣體流動方向的下風向，手套箱11中的氣體通過鼓風機16先進入光催化淨化裝置15，有機氣體在光催化淨化裝置15中被光催化降解掉；氣體再經過氣體淨化裝置14，氣體中的水，氧，光催化降解產物二氧化碳等被吸附而去除。最後氣體再返回手套箱箱體。通過反覆的循環達到氣體淨化的目的

所述的具有光催淨化裝置的手套箱，其中，所述每條氣體管路19上分別設置有控制氣體流量的閥門18。

所述的具有光催淨化裝置的手套箱，其中所述箱體至少一面為視窗(圖中未繪製出)，所述視窗上設置至少一對手套(圖中為繪製出)。

所述的手套箱還包括能夠監控氣體含量的氣體檢測器，所述氣體檢測器設置在手套箱內。所述氣體為有機氣體，所述氣體檢測器為有機氣體檢測器。(圖中未繪製出)。

手套箱中的氣體通過鼓風機先進入光催化淨化腔室，有機氣體在光催化淨化腔室中被光催化降解掉；氣體再經過氣體淨化裝置，氣體中的水，氧，光催化降解產物二氧化碳等被吸附而去除。最後氣體再返回手套箱主箱體。通過反覆的循環達到氣體淨化的目的。

雖然已經參考優選實施例對本發明進行了描述，但在不脫離本發明的範圍的情況下，可以對其進行各種改進並且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構衝突，各個實施例中所提到的各項技術特徵均可以任意方式組合起來。本發明並不局限於文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的範圍內的所有技術方案。