一种用于空气净化方面的光触媒高效过滤器 - 广州佰伦空气过滤器制造有限公司

[0001] 【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种用于空气净化方面的光触媒高效过滤器。
[0003] 【背景技术】
[0004] 随着人们生活水平的不断提高，环境污染已经成为社会发展的首要社会问题。尤其是在快速发展的房地产业、汽车工业。然而，现有房地产行业和汽车行业中出现有各种各样的用于净化室内环境的空气净化过滤器。由于玻璃纤维材料具有耐温性、耐磨性、性能稳定的特点，所以被广泛应用于空气过滤器的玻璃纤维滤芯设计方面。但由于玻璃纤维滤芯不具备灭菌功效，容易产生二次污染。为了解决此技术问题，随后出现一种光触媒材料，并将该光触媒材料使用于空气过滤器，该空气过滤器能够产生具有强氧化自由基作用，有效分解空气中甲醛、苯、氨气等成分，并将其转化成CO2和H2O，起到空气净化的作用。但上述光触媒材料制成的滤芯只能在380nm波长的紫外线光照射和0.1m/s的风速条件才有较好的催化作用。无法在自然光或弱光条件下产生显著净化、除菌效果。
[0005] 【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的技术目的是为了解决上述现有存在技术问题而提供一种在自然光或弱光照射和0.1m/s至0.45m/s条件下能够产生显著净化、除菌效果的光触媒高效过滤器。
[0007] 为了实现上述技术问题，本发明所提供一种光触媒高效过滤器，其包括过滤器框架以及安装在过滤器框架内部的过滤主体部件，所述过滤器框架包括铝型材外框，安装在铝型材外框上面的外框上盖，安装在铝型材外框下面的外框下盖，以及分别安装在铝型材外框四周的塑胶连接角；所述的过滤主体部件包括过滤主体以及分别安装在过滤主体两侧的金属过滤网；所述的金属过滤网表面喷射有一种在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下能起到净化效果和除菌效果的光触媒涂覆层。
[0008] 依据所述主要技术特征，所述过滤主体包括用于过滤微尘颗粒的超细玻纤过滤纸，设置于超细玻纤过滤纸表面的复数根热熔胶线；所述热熔胶线与超细玻纤过滤纸的纵向边缘平行设置，所述的热熔胶线与热熔胶线之间间隔有间隙距离。
[0009] 依据所述主要技术特征，所述外框上盖和外框下盖分别是由具有高弹性能的EVA材料制成；所述的铝型材外框是由铝型材料制成的；所述塑胶连接角是由塑胶材料制成。
[0010] 依据所述主要技术特征，所述的光触媒涂覆层包括过滤网主体，喷射于过滤网主体表面的光触媒涂层；所述光触媒涂覆层是由光触媒材料制成的，该光触媒材料是由纳米二氧化钛晶体构成。
[0011] 依据所述主要技术特征，所述光触媒材料包括二氧化钛，自然发光剂，金属催化剂；其质量成分为：所述二氧化钛为75％，所述的自然发光剂为15％，所述金属催化剂为10％；所述自然发光剂包含有磷粉；所述金属催化剂包含有硝酸银或氧化锌。
[0012] 依据所述主要技术特征，所述光触媒材料工艺为：先将二氧化钛溶解于水或醇类溶液中，并先后添加硝酸银或氧化锌，和磷粉，加热充分搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶；然后，将所述凝胶喷射于过滤网表面，均匀涂布形成薄膜；然后，再将形成有薄膜的过滤网置于高温炉中，加热干燥以及去除溶剂与多余的有机物，并令二氧化钛形成结晶体；以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙并延缓电子-电洞对的再结合率，形成细度为6至9纳米大小的纳米二氧化钛晶体，依附于金属过滤网的表面。
[0013] 依据所述主要技术特征，光触媒材料分解甲醛及有机化合物的化学方程式如下：HCHO(甲醛)+(·OH)→H2O+CO2，NH3(含氮有机化合物)+O2-(超氧阴离子)→HNO3(硝酸)。
[0014] 本发明有益技术效果：因所述的过滤主体部件包括过滤主体以及分别安装在过滤主体两侧的金属过滤网；所述的金属过滤网表面喷射有一种能起到净化效果、除菌效果的光触媒涂覆层。所述光触媒涂覆层是由光触媒材料制成的。该光触媒材料是由纳米二氧化钛晶体组成。该纳米二氧化钛晶体在自然光及弱光和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下，纳米二氧化钛晶体中价带电子被激发到导带，形成电子和空穴，该电子和空穴与吸附于表面的氧气和水的作用下，激发纳米二氧化钛晶体内部生成具有超强氧化能力的羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)，该羟基自由基和超氧化物自由基直接攻击破坏和分解甲醛或有机物分子中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键等的键能，将甲醛和有机物分解为二氧化碳和水，使得所述高效过滤器在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下能够达到产生净化效果和除菌效果。
[0015] 下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0016] 【附图说明】
[0017] 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1是本发明中光触媒高效过滤器的立体分解图；
[0019] 图2是本发明中金属过滤网的局部示意图；
[0020] 图3是本发明中光触媒涂覆层的结构示意图；
[0021] 图4是本发明中光触媒涂覆层的工作原理图。
[0022] 【具体实施方式】
[0023] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 请参考图1至图4所示，本发明技术方案为一种光触媒高效过滤器，其包括过滤器框架以及安装在过滤器框架内部的用于净化作用的净化主体部件。
[0025] 所述过滤器框架包括铝型材外框1，安装在铝型材外框1上面的外框上盖2，安装在铝型材外框1下面的外框下盖3，以及分别安装在铝型材外框1四周的塑胶连接角4。所述的净化主体部件包括过滤主体以及分别安装在过滤主体两侧的金属过滤网5。所述的金属过滤网5表面喷射有光触媒涂覆层。所述外框上盖2和外框下盖3分别是由具有高弹性能的EVA材料制成。所述的铝型材外框1是由铝型材料制成的。所述塑胶连接角4是由塑胶材料制成。
[0026] 所述过滤主体包括用于过滤微尘颗粒的超细玻纤过滤纸6，设置于超细玻纤过滤纸6表面的复数根热熔胶线7。所述热熔胶线7与超细玻纤过滤纸6的纵向边缘平行设置，所述的热熔胶线7与热熔胶线7之间间隔有间隙距离。所述的光触媒涂覆层包括过滤网主体8，喷射于过滤网主体8表面的光触媒涂层9；所述光触媒涂覆层是由光触媒材料制成的。该光触媒材料是有纳米二氧化钛晶体组成。光触媒涂覆层喷射于金属过滤网5，该金属过滤网5分别安装在超细玻纤过滤纸6的两侧，所述的复数根热熔胶线7焊接于超细玻纤过滤纸6表面。所述超细玻纤过滤纸6及两侧的金属过滤网5分别安装在铝型材外框1内部。所述的外框上盖2安装在铝型材外框1上表面，所述的外框下盖3安装在铝型材外框1的下表面。所述的塑胶连接角4分别安装在铝型材外框1的四周的四个尖角处，该塑胶连接角4主要用于将外框下盖3，外框上盖2与净化铝型材外框1固定一起。
[0027] 所述光触媒涂覆层是由光触媒材料制成的。该光触媒材料是由纳米二氧化钛晶体组成。光触媒材料是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料，它喷射于基材表面，在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下，产生强烈催化降解功能。一般光触媒是混合物粉末状的，而进入市场大多是混合液态状的。所述光触媒材料包括二氧化钛、自然发光剂、金属催化剂。其质量成分为：所述二氧化钛为75％，所述的自然发光剂为15％，所述金属催化剂为10％。所述自然发光剂包含有磷粉。所述金属催化剂包含有硝酸银或氧化锌。光触媒材料分解甲醛及有机化合物的化学方程式如下：HCHO(甲醛)+(·OH)→H2O+CO2，NH3(含氮有机化合物)+O2-(超氧阴离子)→HNO3(硝酸)。
[0028] 所述光触媒材料加工工艺为：先将二氧化钛溶解于水或醇类溶液中，并先后添加硝酸银或氧化锌，和磷粉，加热充分搅拌进行水解及缩合反应形成凝胶。将所述凝胶均匀喷射于过滤网表面，形成薄膜；然后，再将形成有薄膜的过滤网置于高温炉中，加热干燥以及去除溶剂与多余的有机物，并令二氧化钛形成结晶体。以金属电浆离子植入系统，将过渡金属离子掺杂于二氧化钛的光触媒表面，降低能带间隙，并延缓电子-电洞对的再结合率，形成细度为8至10纳米大小的纳米二氧化钛晶体，依附于金属过滤网5的表面。
[0029] 利用设置金属过滤网5表面的光触媒材料，通过本实施中光触媒工艺形成细度为6至9纳米大小的纳米二氧化钛晶体。该纳米二氧化钛晶体在光照和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下，纳米二氧化钛晶体中的价带电子被激发到导带，形成电子和空穴，该电子和空穴与吸附于表面的氧气和水的作用下，形成具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)等，该羟基自由基和超氧化物自由基直接攻击破坏和分解甲醛或有机物分子中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键等的键能，将甲醛和有机物分解为二氧化碳和水，达到所述的高效过滤器在自然光或弱光和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下达到净化效果和除菌效果。所述纳米二氧化钛晶体的价带与传导带的能带间隙为2.3eV左右，使得二氧化钛由在可见光光源照射下的30％的抗菌率提高至80％抗菌率，亲水性性能也明显增强。
[0030] 所述光触媒材料在环境污染条件下，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。所述光触媒材料具有无毒、无害，对人体安全可靠；不会产生二次污染，即为安全可靠性能。使用优质光触媒喷涂后，净化杀菌效果至少可保证5年。光触媒材料具有光波吸收性能。所述纳米贵金属(铂、铑、钯等)与光触媒材料进行配合后，会极大提高光生载流子的分离效率和抑制电子-空穴的重新复合，从而进一步拓宽了二氧化钛的光波吸收范围。纯净的光触媒粉末做成粘合型的溶液，该溶液干燥后会吸附在各类家具表面，不容易磨损及掉落。本实施例中，所述的纳米二氧化钛晶体最佳纳米细度为6至9纳米。一般情况下，在相同光波吸收范围下，光触媒纳米细度越小，催化性能越强。所述的光触媒材料能够对甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物起到净化作用。所述的光触媒材料能释放负氧离子效果。所述光触媒材料对大肠杆菌、黄色葡萄球菌等具有杀菌功效。所述的光触媒材料对香烟臭、厕所臭、垃圾臭、动物臭等具有除臭功效。
[0031] 所述的纳米二氧化钛晶体在催化作用下，破坏细胞壁及细胞内物质，使得细胞壁降解、细胞渗透性失调。所述纳米二氧化钛的在光催化作用下可使酶失去活性，例如CoA的氧化一辅酶A含量的下降，抑制细胞呼吸。所述纳米二氧化钛晶体内部羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)，在光催化过程起到重要作用，直接攻击细胞，使得细菌的蛋白质变性，脂类分解，酶素的降解。
[0032] 综上所述，因所述的过滤主体部件包括过滤主体以及分别安装在过滤主体两侧的金属过滤网5。所述的金属过滤网5表面喷射有光触媒涂覆层。所述光触媒涂覆层是由光触媒材料制成的。利用设置金属过滤网5表面的光触媒材料，通过本实施中光触媒工艺形成细度为6至9纳米大小的纳米二氧化钛晶体。在光照和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下，该纳米二氧化钛晶体中价带电子被激发到导带，形成电子和空穴，该电子和空穴与吸附于表面的氧气和水的作用下，生成具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)等离子，该离子直接攻击破坏和分解甲醛或有机物分子中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键等的键能，将甲醛和有机物分解为二氧化碳和水，使得所述高效过滤器在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的风速条件下能够达到产生净化效果和除菌效果。
[0033] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。