專利名稱:高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法
技術領域:
本發明是一種可以用來殺滅空氣中浮游的病毒和細菌的裝置。特別是一種通過臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用高效率地殺滅空氣中的病毒和細菌的方法。
背景技術:
空氣消毒不僅是在公共場所減少傳染源的一個有效手段。它也是制藥,醫療等行業建立無菌環境過程中的一個重要環節。空氣消毒無論是對工業還是日常生活都具有十分重要的意義。特別是在非典型肺炎(SARS)發生以來,空氣消毒更為社會所關注。有效地殺滅空氣中的SARS病毒將會極大地減少公共場所的傳染源,減少在醫療現場進行救護的醫療人員被感染的機會。現在已有許多殺滅細菌的方法。但是能有效地殺滅病毒的方法不多。常用的空氣消毒方法是噴霧法。但是,噴霧法使用的消毒液一般都有刺激性的氣味,對家具等具有腐蝕作用。而且使用不當會對人體等產生危害。除噴霧法外,一般采用的消毒法還有紫外消毒和臭氧消毒。這兩種消毒方法都有較強的殺滅病毒和細菌的能力。但是在使用這些方法消毒時,人必須離開消毒環境。因此,在不影響正常活動的前提下,有效地殺滅具有傳染性的病毒和細菌十分重要。最近二氧化鈦被用來進行殺滅細菌。結果表明二氧化鈦在殺滅細菌方面有著十分顯著的效果。但是在利用二氧化鈦消毒時,如何提高其消毒效果是一個關鍵技術。而且,如何利用二氧化鈦殺滅病毒,到目前為止尚無定論。
發明內容
1、技術問題本發明的目的是提供一種具有高效動態殺滅病毒和細菌的功能,而且使用方便,不對環境產生污染等優點的高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法。
2、技術方案本發明的高效無污染的空氣消毒裝置由箱體、進風口、風機、紫外線燈管、涂有二氧化鈦的載體、臭氧分解過濾片、出風口所組成,進風口位于箱體的一端,出風口位于箱體的另一端,在進風口的一端的箱體內設有風機,在出風口的一端設有臭氧分解過濾片,在風機與臭氧分解過濾片之間的箱體內,相間隔的設有多排紫外線燈管和涂有二氧化鈦的載體,組成臭氧發生裝置部分、臭氧光分解裝置部分、光催化分解裝置部分。每排涂有二氧化鈦的載體由多塊斜向設置的涂有二氧化鈦的載體組成,且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體的傾斜方向相反,載體為玻璃片,玻璃纖維,多孔陶瓷,蜂窩陶瓷,金屬網等。在設計上使每一個載體都對空氣流動形成一定的阻擋,并使空氣流產生渦流。進風口處的臭氧發生裝置部分的紫外線燈管是中心波長小于200nm的紫外線燈管,臭氧光分解裝置部分是中心波長為220nm--300nm的紫外線燈管,光催化分解裝置部分是中心波長為300--400nm的紫外線燈管。臭氧分解過濾片是涂有二氧化鈦的過濾網。
本發明的高效無污染的空氣消毒方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進行空氣中病毒和細菌的殺滅,即首先用中心波長小于200nm的紫外線燈管照射空氣產生臭氧;再用中心波長為220nm至300nm的紫外線燈管照射空氣,使臭氧發光化學反應,生成氧化能力很強的HO自由基;然后再用中心波長為300至400nm的紫外線燈管照射二氧化鈦,使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應生成具有極強氧化能力的O自由基和HO自由基,分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細菌。
銳鈦礦型二氧化鈦是一種半導體材料。在短于400nm的紫外光照射下會產生電子空穴分離。并在有濕潤空氣的情況下產生HO.和O2.-自由基.其中HO.自由基具有非常強的氧化能力。可以將與其所接觸的有機物分解。在二氧化鈦的光催化反應中如何有效地避免在電子空穴分離過程中出現的電荷復合是提高二氧化鈦光催化效率的關鍵。在本裝置中我們利用臭氧和二氧化鈦的相乘效應實現了高效率殺滅病毒和細菌。
3、有益效果在本裝置中我們利用具有光催化特性的銳鈦礦型二氧化鈦以及臭氧的相乘效應,實現了高效率殺滅病毒和細菌。具有高效動態殺滅病毒和細菌的功能,而且使用方便,不對環境產生污染等優點。可應用于醫院,學校等公共場所。中央空調,車載空調。
四
圖1是本發明的總體結構布局示意圖。其中有臭氧發生裝置部分A、臭氧光分解裝置部分B、光催化分解裝置部分C、箱體1、進風口2、風機3、臭氧分解過濾片6、出風口7。
圖2是本發明的總體結構示意圖。其中有紫外線燈管4、涂有二氧化鈦的載體5。
五具體實施例方式
本發明的高效無污染的空氣消毒裝置由箱體1、進風口2、風機3、紫外線燈管4、涂有二氧化鈦的載體5、臭氧分解過濾片6、出風口7所組成,進風口2位于箱體1的一端,出風口7位于箱體1的另一端,在進風口2的一端的箱體1內設有風機3,在出風口7的一端設有臭氧分解過濾片6,在風機3與臭氧分解過濾片6之間的箱體1內,相間隔的設有多排紫外線燈管4和涂有二氧化鈦的載體5。每排涂有二氧化鈦的載體5由多塊斜向設置的涂有二氧化鈦的載體組成,且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體5的傾斜方向相反。進風口2處的第一排紫外線燈管4是中心波長為185nm的紫外線燈管,后一排是中心波長為254nm的紫外線燈管,再后是中心波長為365nm的紫外線燈管。臭氧分解過濾片6是涂有二氧化鈦的過濾網。
消毒的方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進行空氣中病毒和細菌的殺滅,即首先用中心波長為185nm的紫外線燈管照射空氣產生臭氧;再用中心波長為185nm和245nm的紫外線燈管照射空氣,使臭氧發光化學反應,生成氧化能力很強的HO自由基;然后再用中心波長為360nm的紫外線燈管照射二氧化鈦,使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應生成具有極強氧化能力的O自由基和HO自由基,分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細菌。
進風口的上部有2層同時裝有185nm紫外燈和254nm紫外燈。在上面有數層365nm的紫外燈管。在每兩層燈管中間有涂有二氧化鈦膜的玻璃片。玻璃片與垂直方向的夾角為60度。在最底2層的紫外燈用來產生臭氧和分解臭氧。后級的紫外燈管主要用于激活二氧化鈦。最上面的過濾片是用于分解臭氧。
臭氧是一種具有很強的殺滅病毒和細菌能力的物質。但是由于它對人體有害,所以在使用臭氧消毒是人必須離開被消毒的環境。在本裝置里我們利用二氧化鈦的光催化效應分解產生的臭氧。使其不流到外界空氣中。方法如下首先利用185nm的紫外燈產生臭氧。在185nm照射的同時用254nm的紫外光照射。臭氧在220-300nm的地方有一個很強的吸收峰。在該光的照射下,臭氧會發生光化學反應,并生成氧化能力很強的HO.自由基。同時臭氧還被送到被360nm紫外光照射的二氧化鈦基片上。臭氧在二氧化鈦的表面與電子反應生成具有極強的氧化能力的O自由基和OH自由基。這樣臭氧就被光催化反應分解掉了。在分解反應中,一方面臭氧在分解后產生的自由基可以分解病毒和細菌。另一方面,由于光照后二氧化鈦的電子被臭氧消耗掉了,二氧化鈦的活性被極大地提高了。
1)二氧化鈦的載體使用了的磨砂玻璃、玻璃纖維布、多孔陶瓷。一方面它們的成本低,另一方面它的比表面積高。
2)在空氣的進風口使用了中心波長為185nm與254nm的紫外燈。這些紫外燈一方面可以使空氣中的氧氣反應生成對病毒和細菌具有消毒作用的臭氧。另一方面,還可以激活二氧化鈦。
3)在后級過濾片中使用了中心波長為360nm的紫外燈管。這些紫外燈主要用于激活二氧化鈦使其發揮消毒作用。
4)在前級產生的臭氧可以殺滅一部分病毒和細菌。未反應的臭氧會在后級的二氧化鈦過濾片中被二氧化鈦的光催化作用分解。使其不會擴散到空氣中對人體產生危害。
5)在前級產生的臭氧還可以使二氧化鈦產生的具有還原能力的物質氧化,提高二氧化鈦的光催化效率。
6)在空氣滅菌裝置里,所有的二氧化鈦載體都與風的流向有一定的夾角。而且相鄰層二氧化鈦載體的取向相反。這樣的排列一方面增加了二氧化鈦的面積,另一方面,使空氣的流動產生渦流,以增強滅菌效果。
7)在最后一級,使用了催化劑徹底分解剩余的臭氧。
權利要求
1.一種高效無污染的空氣消毒裝置,其特征在于該裝置由箱體(1)、進風口(2)、風機(3)、紫外線燈管(4)、涂有二氧化鈦的載體(5)、臭氧分解過濾片(6)、出風口(7)所組成,進風口(2)位于箱體(1)的一端,出風口(7)位于箱體(1)的另一端,在進風口(2)的一端的箱體(1)內設有風機(3),在出風口(7)的一端設有臭氧分解過濾片(6),在風機(3)與臭氧分解過濾片(6)之間的箱體(1)內,相間隔的設有多排紫外線燈管(4)和涂有二氧化鈦的載體(5),組成臭氧發生裝置部分(A)、臭氧光分解裝置部分(B)、光催化分解裝置部分(C)。
2.根據權利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置,其特征在于每排涂有二氧化鈦的載體(5)由多塊斜向設置的涂有二氧化鈦的載體組成,且相鄰兩排涂有二氧化鈦的載體(5)的傾斜方向相反,載體(5)為玻璃片,玻璃纖維,多孔陶瓷,蜂窩陶瓷,金屬網等。
3.根據權利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置,其特征在于進風口(2)處的臭氧發生裝置部分(A)的紫外線燈管(4)是中心波長小于200nm的紫外線燈管,臭氧光分解裝置部分(B)是中心波長為220nm--300nm的紫外線燈管,光催化分解裝置部分(C)是中心波長為300--400nm的紫外線燈管。
4.根據權利要求1所述的高效無污染的空氣消毒裝置,其特征在于臭氧分解過濾片(6)是涂有二氧化鈦的過濾網。
5.一種高效無污染的空氣消毒方法,其特征在于消毒的方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進行空氣中病毒和細菌的殺滅,即首先用中心波長小于200nm的紫外線燈管照射空氣產生臭氧;再用中心波長為220nm至300nm的紫外線燈管照射空氣,使臭氧發光化學反應,生成氧化能力很強的HO自由基;然后再用中心波長為300至400nm的紫外線燈管照射二氧化鈦,使臭氧在二氧化鈦表面與電子反應生成具有極強氧化能力的O自由基和HO自由基,分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細菌。
全文摘要
高效無污染的空氣消毒裝置及消毒方法是一種通過臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用高效率地殺滅空氣中的病毒和細菌的方法。該裝置進風口2位于箱體1的一端,出風口7位于箱體的另一端,在進風口的一端的箱體內設有風機3,在出風口的一端設有臭氧分解過濾片6,在風機與臭氧分解過濾片之間的箱體內,相間隔的設有多排紫外線燈管4和涂有二氧化鈦的載體5,組成臭氧發生裝置部分A、臭氧光分解裝置部分B、光催化分解裝置部分C。方法是采用臭氧和二氧化鈦光催化的相乘作用進行空氣中病毒和細菌的殺滅,然后分解掉空氣中的臭氧、殺滅病毒和細菌。具有高效動態殺滅病毒和細菌的功能,而且使用方便,不對環境產生污染等優點。
文檔編號B01D53/34GK1486746SQ0313183
公開日2004年4月7日 申請日期2003年6月10日 優先權日2003年6月10日
發明者顧忠澤, 張宏, 陸祖宏 申請人:東南大學