CN111912046B - 空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 - Google Patents
空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111912046B CN111912046B CN202010677792.1A CN202010677792A CN111912046B CN 111912046 B CN111912046 B CN 111912046B CN 202010677792 A CN202010677792 A CN 202010677792A CN 111912046 B CN111912046 B CN 111912046B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filter screen
- air
- layer
- ferroelectric
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 102
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 65
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 55
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 46
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 25
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 6
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 65
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 12
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 12
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 11
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 9
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical group [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 5
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 4
- 230000002289 effect on microbe Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 3
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical group [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000000224 chemical solution deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 238000011045 prefiltration Methods 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N CoASH Chemical compound O[C@@H]1[C@H](OP(O)(O)=O)[C@@H](COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)[C@@H](O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)O[C@H]1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-IBOSZNHHSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N coenzime A Natural products OC1C(OP(O)(O)=O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 RGJOEKWQDUBAIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005516 coenzyme A Substances 0.000 description 1
- 229940093530 coenzyme a Drugs 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N dephosphocoenzyme A Natural products OC1C(O)C(COP(O)(=O)OP(O)(=O)OCC(C)(C)C(O)C(=O)NCCC(=O)NCCS)OC1N1C2=NC=NC(N)=C2N=C1 KDTSHFARGAKYJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000003670 easy-to-clean Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- -1 superoxide ion Chemical class 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
- B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
- F24F13/28—Arrangement or mounting of filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0407—Additives and treatments of the filtering material comprising particulate additives, e.g. adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0435—Electret
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
- B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D2239/10—Filtering material manufacturing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
Abstract
本申请公开了一种空气过滤装置、空气处理设备、过滤网的制备方法以及空气过滤方法,涉及空气洁净相关技术领域,旨在对空气中的污染物,尤其是利用铁电吸附层和二氧化钛层对微生物进行有效的杀灭,为人们创造更加安全卫生的生活环境。本发明的空气过滤装置,包括壳体、紫外线光源、电源装置、过滤网和反光板,所述过滤网包括金属网以及覆于金属基材上的铁电吸附层和二氧化钛杀菌层。
Description
技术领域
本申请涉及空气洁净相关技术领域,尤其涉及一种空气过滤装置、空气处理设备、过滤网的制备方法以及空气过滤方法。
背景技术
随着全球工业化的发展,空气污染越来越严重,对人们日常生活和身体健康造成严重危害。现有空气洁净技术多采用物理过滤,如Hepa(High efficiency particulateair)高效微粒空气过滤器,把灰尘拦在过滤网上,其不足之处在于经过一定时间的运行之后,过滤网上附着有大量灰尘及微生物,严重影响了室内空气的质量。利用光催化锐钛矿相二氧化钛产生强氧化性化学物质发挥杀菌作用,实现对空气的灭菌净化,是空气洁净技术研究的热点之一。然而,目前利用二氧化钛光催化技术制作的空气净化系统存在以下问题:1,二氧化钛表面含有羟基,具有亲水性,极大降低了光催化反应速率;2,二氧化钛的禁带宽度约3.2eV(387.5nm),它的光吸收局限在近紫外区,因而对太阳光的利用率很低(1%左右);3,对于不同材料构建的多层型过滤网的空气净化系统,过滤网拆卸步骤繁琐,因结构复杂不利于清洁,长时间使用将导致细菌大量滋生;4,具有增强滤网吸附功能的空气净化系统,采用的倾斜滤网或者给滤网通电的方法达到增强吸附作用,然而前者效果不是很理想,后者会造成安全隐患和能源浪费。
发明内容
有鉴于此,本申请的第一个目的在于提供一种空气过滤装置,对空气中的污染物,尤其是微生物进行有效的杀灭,为人们创造更加安全卫生的生活环境。
本申请的第二个目的在于提供一种空气处理设备,包括本申请的空气过滤装置,空气处理设备包括但不限于:空调、空气过滤器、新风系统等。
本申请的第三个目的在于提供所述空气过滤装置的制作方法。
本申请的第四个目的在于提供应用所述空气过滤装置进行空气过滤的方法。
为解决上述技术问题,本申请的第一方面提供了一种空气过滤装置,包括壳体、紫外线光源、电源装置、过滤网和反光板;
所述壳体内设置有由四个平板合围而成的风道;所述紫外线光源设置于所述风道内,用于发射紫外线以照射所述过滤网;所述电源装置与所述过滤网电连接,用于为所述过滤网提供电压或断开所述过滤网的电压;设置于所述风道内,所述过滤网包括金属基底、铁电吸附层和杀菌层,所述铁电吸附层位于所述金属基底上,所述杀菌层位于所述铁电吸附层上;所述杀菌层为二氧化钛层,二氧化钛具有锐钛矿结构,该结构的二氧化钛层的表面形成纳米级生物捕获笼,通过紫外线光激活所述纳米级生物捕获笼的杀菌功能;在施加电压脉冲/应力后,所述铁电吸附层的表面携带正电荷,形成吸附能力,将微生物锁定在所述纳米级生物捕获笼中;所述纳米级生物捕获笼形成用于固定微生物的载体,以便于光谱分析组件对内部的微生物类型进行分析,以及根据所述微生物类型动态调整所述紫外线的剂量;在所述铁电吸附层施加反向电压脉冲/应力后,其表面携带负电荷,已灭活的微生物从所述纳米级生物捕获笼中脱落,本申请的纳米级生物捕获笼是二氧化钛层表面形成的多个具有微观结构的容置腔,容置腔在加点状态下具有吸附能力,将空气中的微生物吸附到容置腔内,利用电荷吸引效应将微生物锁定在容置腔内。
一种可能的实施方式中,所述紫外线光源设置在所述风道底部和/或顶部的平板上。
一种可能的实施方式中,所述电源装置包括导线,所述导线一端与所述过滤网相连,另一端与电源电极相连,其中,在空气过滤装置启动灭活功能之前,过滤网的一端连接电源的负极,灭活一段时间后过滤网的一端连接电源的正极,以实现过滤网上加载的电流方向交替变化。
一种可能的实施方式中,所述电源装置包括开关,所述开关用于控制为所述过滤网提供电压或停止为所述过滤网提供电压。
一种可能的实施方式中,所述电源装置包括定时器,所述定时器,用于在定时时间内为所述过滤网提供电压,在定时时间结束时停止为所述过滤网提供电压。
一种可能的实施方式中,所述过滤网的数量为两个,两个所述过滤网成V字形固定于所述风道内。
一种可能的实施方式中,所述风道底部的平板与所述过滤网对应的位置设置有收集盒,所述收集盒用于收集从所述过滤网上脱落的微生物。
本申请第二方面提供了一种空气处理设备,包括上述任意一种空气过滤装置。
本申请的第三方面提供了一种过滤网的制作方法,包括:提供金属网;在所述金属网的金属基材上增加铁电吸附层;在铁电吸附层上增加杀菌层;通过快速热退火使所述杀菌层与所述铁电吸附层界面以化学键的形式结合;
完成快速热退火后得到过滤网。
一种可能的实施方式中,所述金属基材为重金属。
进一步的,所述重金属为紫铜。
一种可能的实施方式中,所述杀菌层为二氧化钛层。
进一步的,所述铁电吸附层为钛酸钡层。
进一步的,所述二氧化钛层中掺杂上转换效应元素。
更进一步的,所述上转换效应元素为La、Yb、Er、Ho、Tm稀土元素氧化物中的至少一种。
进一步的,所述二氧化钛层为纳米二氧化钛层。
本申请的第三个目的通过以下技术方案予以实现:
本申请的第四方面提供了一种空气过滤方法,包括:
所述电源装置为所述过滤网提供电压一定时长后断开电压;通过所述电源装置提供的电压激活所述铁电吸附层的吸附能力,对进风口输入空气中的微生物进行吸附;通过所述紫外线光源发射的紫外线催化所述杀菌层的杀菌能力,对吸附在所述过滤网上的微生物进行灭菌处理;通过所述反光板将所述紫外线反射到所述过滤网上。
一种可能的实施方式中,所述电源装置为所述过滤网提供电压0.1秒-60秒后断开电压。
一种可能的实施方式中,所述紫外线波长为UVA波段和UVC波段,UVA波段和UVC波段用于起催化作用,用于激活二氧化钛涂层的杀菌能力。
一种可能的实施方式中,所述微生物为气溶胶体系中均匀分散的各种固体或液体微粒。
在本申请中,锐钛矿相二氧化钛在紫外线(UVA)照射过程中,其价带顶中的电子被激发跃迁到导带底,继而产生光生电子和空穴。光生电子与氧分子结合生成超氧离子自由基(O2 -),光生空穴与催化剂TiO2表面吸附的H2O或OH-反应生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH),进一步生成羟基自由基·OH和H2O2等活性氧化类化学物质,这些活性氧物质通过氧化细菌体内的辅酶A,破坏细菌细胞壁/膜的渗透性和DNA的结构,使电子传输和遗传信息表达中断等来发挥光催化杀菌作用。采用UVA+UVC紫外线结合的方式可有效提高二氧化钛光催化效应,从而提高杀菌效果。在二氧化钛中增加上转换特性的元素成分,可利用可见光波段实现光催化细菌灭活功能。
在本申请中,紫铜具有良好的导电导热性及耐蚀性。在潮湿环境中,铜生成Cu2+,带正电的Cu2+和带负电的细菌结合并相互作用,从而使细菌、病毒及微生物的外层膜产生破洞。因Cu2+是重金属,可在微生物内部破坏蛋白质和呼吸酶,破坏催化剂酶的活性。在铜网表面实现铜/锐钛矿二氧化钛复合涂层形成“微生物捕获笼”过滤网,V字型固定过滤网,结构简单易装卸,且增加了过滤网与空气的接触面积,有利于增强对微生物的吸附作用。
在本申请中,铁电材料是具有铁电效应的一类材料,其内部存在偶极子的自发极化并且极化方向随机分布,从宏观来看,整个晶体是非极化的,呈中性。当有外场作用时,铁电材料内部的偶极子的极化方向会发生变化,随着电场/力场强度的增加,其极化方向趋向于一致,宏观上表现出带电特性,其表面电荷数量和类型由外加电场/力场的强度和方向决定。利用铁电薄膜具有自发极化的特性使过滤网表面存在一定的电荷,在增强微生物和其它污染物吸附的同时避免长时间通电造成的安全隐患和能源浪费。通过改变过滤网表面电荷带电类型可实现基于铁电过滤网的自净化功能,有效避免污染物的积累和微生物的滋生。
在本申请中,锐钛矿二氧化钛以溶胶凝胶法或者二氧化钛颗粒喷雾的方法固定在负载铁电材料的铜网上,该方法简单经济,能耗低;将铜网以悬挂的方式(该方式便于拆卸,清洗灰尘)呈V字形置于进风口处,既能增加吸附效果,又能增加自身受光面积;铜网附近固定紫外LED/汞灯光源和反光板,紫外LED光源为UVA波段,不会对人体皮肤造成灼伤,不会产生臭氧,减少低效波段导致的电能浪费,反光板的作用一是防止光线溢出到机箱外对人体造成伤害,二是高效利用紫外光提高二氧化钛灭菌杀菌性能。由于细菌多处于偏碱性(7<pH<7.5)、中性(pH为7)和偏酸性(6<pH<7)的环境中,环境pH值均高于细菌的等电点,所以细菌表面总是带负电荷,此外,细菌细胞壁的磷壁酸含有大量酸性较强的磷酸基,导致细菌表面带负电荷,由于铜网上生长有钛酸钡,极化处理后的钛酸钡撤去电场后也能保持表面带电,使过滤网表面带有正电荷,通过正负电荷相吸增强对微生物的吸附作用,且长时间使用后只需将铜网通一次电(几秒钟)就能恢复带电状态。紫外线辐照过后,通过改变过滤网表面电荷类型有效去除沉积在过滤网表面的微生物。
实施本申请的实施例具有以下有益效果:1、过滤网结构简单,制作成本低。负载铁电吸附层的铜网拆卸便捷,易于对设备清洗和维护;该过滤网由耐腐蚀的铜和氧化物构成,有良好的抗老化性能,产品经久耐用;2、基于上转换效应的元素掺杂,提高可见光对二氧化钛的光催化效果,拓展了该类型过滤网在室外利用太阳光进行抑菌杀菌的应用场景;3、铜网上覆有铁电吸附层,极化处理后的铁电材料钛酸钡在无外加电场的情况下也能保持过滤网表面带正电荷,可持久保持对微生物和其它污染物的吸附作用,具有清洁、安全、高效的特点;4、本技术不产生耗材,二氧化钛可以循环利用,微生物被二氧化钛和紫外线灭活后,积累到一定量时,只需将铜网取下来清洗即可;5、本申请空气过滤装置节能静音,耗电小,对环境友好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的空气过滤装置的本体示意图;
图2为本发明实施例提供的空气过滤装置风道处的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的空气过滤装置风道处的俯视示意图;
图4为本发明实施例提供的空气过滤装置风道处的侧视示意图;
图5为本发明实施例提供的一种过滤网的涂层示意图;
图6A为本发明实施例提供的过滤网的制备方法的流程示意图;
图6B为本发明实施例制备的过滤网;
图7为本发明实施例提供的空气过滤方法的流程示意图;
附图标记:1、进风口,2、过滤网,3、U型紫外灯,4、反光板,5、导线。
具体实施方式
为了便于本领域的技术人员理解,下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,实施方式提及的内容并不限定本发明的保护范围和应用范围,其他的实施方式在相同或其他的环境下也是一个或多个实施例中。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
参见图1-图4为本申请实施例提供的一种空气过滤装置的结构示意图,如图1至图4所示,包括壳体和所述壳体上的进风口1,所述壳体内的过滤网2,U型紫外灯3,反光板4,导线5。所述壳体1内设置有由四个平板合围而成的风道;所述风道内设置U型紫外线灯3作为紫外线光源,用于发射紫外线以照射所述过滤网2;所述过滤网2连接电源装置,所述电源装置通过所述导线5为所述过滤网2提供电压或断开所述过滤网2的电压;所述过滤网2包括金属基底、铁电吸附层和杀菌层,如图5所示,所述铁电吸附层钛酸钡(BaTiO3)位于基底层材料紫铜上,所述杀菌层二氧化钛(TiO2)位于所述铁电吸附层上;通过所述电源装置提供电压,改变所述铁电吸附层的电荷分布使所述铁电吸附层带正电,以吸附空气中的微生物;通过所述紫外线光催化,激活所述杀菌层的杀菌能力,本申请的紫外线光可以为UVA波段和UVC波段的紫外线光;所述反光板4设置于风道的顶部或底部,例如:如图2所示,反光板4设置与风道的底部,且与U型紫外线灯的位置相对,以便用于反射所述U型紫外线灯3发射的紫外线,提高光催化效率,增强杀菌效果。
如图2至图4所示,所述U型紫外线灯3设置在所述风道底部和顶部的平板上,用于发射紫外线以照射所述过滤网2。所述电源装置通过所述导线5为所述过滤网2提供电压或断开所述过滤网2的电压,所述导线5一端与所述过滤网2相连,另一端与电源负极相连。所述电源装置包括开关,所述开关用于控制为所述过滤网提供电压或停止为所述过滤网2提供电压;所述电源装置还包括定时器,所述定时器,用于在定时时间内为所述过滤网2提供电压,在定时时间结束时停止为所述过滤网2提供电压。
在本申请中,空气过滤装置的进风口处可以设置前置过滤网,前置过滤网用于初步过滤空气中的大颗粒污染物,例如:过滤粒径≥5.0μm的污染物颗粒;另外,风道中还可以设置有风机,用于加速风道内空气的流通,风机的转速可以自动调节,例如:根据污染物的浓度自动调节转速的大小,污染物浓度高时风机的转速高,反之污染物浓度低时风机的转速低。经过前置过滤网的初步过滤后,空气中还残留有小颗粒的污染物,小颗粒的污染物中包括微生物,本申请的电源装置的开机后为过滤网施加正向脉冲电压,该正向脉冲电压为直流电压,施加正向脉冲电压后电源装置上的铁电吸附层产生正电荷,正电荷对空气中的污染物(尤其是微生物)形成吸附能力,将微生物锁定在微纳米生物笼中,紫外线光激发二氧化钛层的杀菌能力,对微纳米生物笼中的微生物进行灭活处理。施加一段时间的正向脉冲电压后,正向脉冲电压的持续时间为0.1s~60s,再在本申请的过滤网上施加反向脉冲电压,反向脉冲电压也为直流电压,铁电吸附层的表面产生负电荷,微生物会从微纳米生物笼中脱落,过滤网的下方可以设置有收集盒,脱落的微生物会置于该收集盒中。另外,本申请的空气过滤装置还设置有光谱分析组件,用于对微纳米生物笼中的微生物进行光谱分析以识别微生物类型,这样可以检测当前区域的微生物分布情况。空气通过本申请的过滤网之后还可能残留有更小的污染物颗粒,例如:PM2.5或PM1.0的颗粒,因此可以在过滤网之后还设置有后置过滤网,用于过滤空气中的细小颗粒,例如:后置过滤网可以使用静电驻极体过滤机制来捕获空气中的细小颗粒,后置过滤网上的驻极体过滤单元在生产时加注了静电,细小颗粒由于静电作用而被捕获,无需外接电源,空气通过后置过滤网之后得到清洁的空气,后置过滤网具有一定的使用寿命,控制过滤装置可以在后置过滤网达到一定的使用寿命后提示用户进行更换。
在本申请中,空气过滤装置还可以包括光谱分析组件。二氧化钛层形成纳米级生物捕获笼,铁电吸附层由于电压脉冲的作用具有吸附能力,将微生物锁定在纳米级生物捕获笼中,这样纳米级生物捕获笼形成固定微生物的载体,便于光谱分析组件对微生物的类型进行分析,克服相关技术中微生物在空气中漂浮造成测量不便的问题,然后根据微生物的类型实时动态调整紫外线的剂量,即紫外线的光照强度。例如:本申请的空气过滤装置还包括光谱分析组件,预先存储有微生物类型和光照强度之间的映射关系,光谱分析组件对纳米级生物捕获笼中的微生物进行光谱分析,获得微生物的类型,然后根据预先存储的映射关系确定光照强度,然后控制紫外线灯的光照强度达到确定的光照强度。
在本申请中,杀菌层为二氧化钛层,二氧化钛具有锐钛矿结构,该结构的二氧化钛层的表面形成纳米级生物捕获笼,通过紫外线光激活纳米级生物捕获笼的杀菌功能;在施加瞬间电压脉冲/应力后,铁电吸附层的表面携带正电荷,形成吸附能力,将微生物锁定在纳米级生物捕获笼中;在铁电吸附层施加反向电压脉冲/应力后,其表面携带负电荷,已灭活的微生物从纳米级生物捕获笼中脱落。
如图2至图4所示,所述过滤网2的数量为两个,两个所述过滤网2成V字形固定于所述风道内,通过V字形结构增大与空气的接触面积,有效地增强吸附能力。
实施例二
参见图6A,为本发明实施例提供的一种过滤网的制作方法的流程示意图,在本发明实施例中,所述方法包括:
S601、提供金属网。
例如:提供紫铜网。
S602、使用溶胶凝胶法在所述金属网的金属基材上增加铁电吸附层。
例如:使用溶胶凝胶法在所述紫铜网上增加铁电吸附层的材质为钛酸钡(BaTiO3)。
S603、使用化学溶液沉积法或喷涂法在铁电吸附层上增加杀菌层。
例如:使用化学溶液沉积法或喷涂法在铁电吸附层:钛酸钡(BaTiO3)上增加杀菌层纳米二氧化钛(TiO2)。
S604、通过快速热退火使所述杀菌层与所述铁电吸附层表面以化学键的形式结合。
例如:通过快速热退火使所述杀菌层纳米二氧化钛(TiO2)与所述铁电吸附层钛酸钡(BaTiO3)表面以化学键的形式结合。
S605、完成快速热退火后得到过滤网。例如:制备得到的过滤网如图6B所示,过滤网具有铜网的基材,铜网上附着有铁电吸附层,铁电吸附层上附着有二氧化钛层。
其中,本实施例的过滤网2设置于图1至图4的空气过滤装置中,完成快速热退火后得到过滤网2。此方法制作得到的过滤网2,可避免二氧化钛在使用过程中脱落,延长使用寿命。
一个或多个实施例中,所述二氧化钛层中掺杂上转换效应元素如La、Yb、Er、Ho、Tm稀土元素氧化物中的至少一种。利用上转换效应元素可以将长波长光转换为短波长光的发光特性,将太阳光中红外和可见光上转换为二氧化钛(TiO2)所需的紫外光,不仅可提高太阳光的总体利用率,拓展本发明空气过滤装置在室外利用太阳光进行抑菌杀菌的应用场景,还可保持二氧化钛(TiO2)激发态电子-空穴对的活性。
实施例三
参见图7所示,为本申请实施例提供的一种空气过滤方法的流程示意图,在本发明实施例中,所述方法包括:
S701、在所述电源装置为所述过滤网提供电压一定时长后断开电压。
S702、通过所述电源装置提供的电压激活所述铁电吸附层的吸附能力,对进风口输入空气中的微生物进行吸附。
S703、通过所述紫外线光源发射的紫外线催化所述杀菌层的杀菌能力,对吸附在所述过滤网上的微生物进行灭菌处理。
S704、通过所述反光板将所述紫外线反射到所述过滤网上。
其中,过滤网的结构参见图1至图4所示,过滤网的制作方法参见图6所示,所述电源装置可以为所述过滤网2提供电压6秒后断开电压;通过所述电源装置提供的电压激活所述铁电吸附层的吸附能力,对进风口1输入空气中的微生物进行吸附;通过所述U型紫外线灯3发射出波长为365nm左右的紫外线催化所述杀菌层的杀菌能力,对吸附在所述过滤网上的微生物进行灭菌处理;通过所述反光板4将所述紫外线反射到所述过滤网2上。在本实施例中,紫铜具有良好的导电导热性及耐蚀性。在潮湿环境中,铜生成Cu2+,带正电的Cu2+和带负电的细菌结合并相互作用,从而使细菌、病毒及微生物的外层膜产生破洞。因Cu2+是重金属,可在微生物内部破坏蛋白质和呼吸酶,破坏催化剂酶的活性。在铜网表面实现铜/锐钛矿二氧化钛复合涂层形成“微生物捕获笼”过滤网,V字型固定过滤网,结构简单易装卸,且增加了过滤网与空气的接触面积,有利于增强对微生物的吸附作用。
一个或多个实施例中,所述微生物为气溶胶体系中均匀分散的各种固体或液体微粒。
Claims (10)
1.一种空气过滤装置,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体内设置有由四个平板合围而成的风道;
紫外线光源,设置于所述风道内,用于发射紫外线以照射过滤网;
电源装置,与所述过滤网电连接,用于为所述过滤网施加电压脉冲后断开所述电压脉冲;其中,所述电压脉冲的持续时间为0.1秒~60秒;
反光板,设置于所述风道的顶部或底部,用于反射所述紫外线光源发射的紫外线;
所述过滤网,设置于所述风道内,所述过滤网包括金属基底、铁电吸附层和杀菌层,所述铁电吸附层位于所述金属基底上,所述杀菌层位于所述铁电吸附层上;所述杀菌层为二氧化钛层,二氧化钛具有锐钛矿结构,该结构的二氧化钛层的表面形成纳米级生物捕获笼,通过紫外线光激活所述纳米级生物捕获笼的杀菌功能;在施加电压脉冲/应力后,所述铁电吸附层的表面携带正电荷,形成吸附能力,将微生物锁定在所述纳米级生物捕获笼中;所述纳米级生物捕获笼形成用于固定微生物的载体,以便于光谱分析组件对内部的微生物类型进行分析,以及根据所述微生物类型动态调整所述紫外线的剂量;在所述铁电吸附层施加反向电压脉冲/应力后,其表面携带负电荷,已灭活的微生物从所述纳米级生物捕获笼中脱落;
后置过滤网,设置于所述过滤网的后方,用于过滤已灭活的微生物产生的PM颗粒以得到清洁空气。
2.根据权利要求1所述的空气过滤装置,其特征在于,所述紫外线光源设置在所述风道底部和/或顶部的平板上。
3.根据权利要求1所述的空气过滤装置,其特征在于,所述电源装置包括导线,所述导线一端与所述过滤网相连,另一端与电源负极相连;或所述电源装置包括开关,所述开关用于控制为所述过滤网提供电压或停止为所述过滤网提供电压;或所述电源装置包括定时器,所述定时器,用于在定时时间内为所述过滤网提供电压,在定时时间结束时停止为所述过滤网提供电压。
4.根据权利要求1所述的空气过滤装置,其特征在于,所述过滤网的数量为两个,两个所述过滤网成V字形固定于所述风道内。
5.一种空气处理设备,包括如权利要求1至4任意一项所述的空气过滤装置。
6.一种基于权利要求1-4任意一项所述的空气过滤装置中过滤网的制作方法,其特征在于,包括:
提供金属网;
在所述金属网的金属基材上增加铁电吸附层;
在铁电吸附层上增加杀菌层;
通过快速热退火使所述杀菌层与所述铁电吸附层表面以化学键的形式结合;
完成快速热退火后得到过滤网。
7.根据权利要求6所述的制作方法,其特征在于,所述金属基材为重金属。
8.根据权利要求7所述的制作方法,其特征在于,所述重金属为紫铜。
9.根据权利要求6所述的制作方法,其特征在于,所述杀菌层为二氧化钛层。
10.一种空气过滤方法,其特征在于,其采用权利要求1至4任意一项权利要求所述的空气过滤装置,该方法包括:
在所述电源装置为所述过滤网施加正向脉冲电压一定时长后在施加反向直脉冲电压;其中,正向脉冲电压的持续时间为0.1s~60s;
通过所述电源装置提供的电压激活所述铁电吸附层的吸附能力,对进风口输入空气中的微生物进行吸附;
通过所述紫外线光源发射的紫外线催化所述杀菌层的杀菌能力,对吸附在所述过滤网上的微生物进行灭菌处理;
通过所述反光板将所述紫外线反射到所述过滤网上。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010677792.1A CN111912046B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010677792.1A CN111912046B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111912046A CN111912046A (zh) | 2020-11-10 |
CN111912046B true CN111912046B (zh) | 2021-12-31 |
Family
ID=73281563
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010677792.1A Expired - Fee Related CN111912046B (zh) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | 空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111912046B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TR2021006023A2 (tr) * | 2021-04-03 | 2022-10-21 | Anadolu Ueniversitesi | Elektroni̇k eki̇pman steri̇li̇zasyon kabi̇ni̇ |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4080564A (en) * | 1975-10-02 | 1978-03-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Humidity sensitive resistor device |
CN2622600Y (zh) * | 2003-06-03 | 2004-06-30 | 何冠东 | 中央空调复合型空气净化装置 |
CN100427182C (zh) * | 2005-11-01 | 2008-10-22 | 深圳清华大学研究院 | 微波辅助的等离子体催化空气净化方法及净化装置 |
CN103949343B (zh) * | 2014-05-08 | 2018-05-22 | 汉王科技股份有限公司 | 空气净化装置 |
CN108786806B (zh) * | 2017-04-27 | 2021-07-23 | 北京纳米能源与系统研究所 | 光催化剂和光催化剂薄膜及其制备方法与应用 |
CN210921638U (zh) * | 2019-09-06 | 2020-07-03 | 广东粤能净环保科技有限公司 | 医用空气消毒净化器 |
-
2020
- 2020-07-14 CN CN202010677792.1A patent/CN111912046B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111912046A (zh) | 2020-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201143317Y (zh) | 静电场等离子空气净化装置 | |
CN203550061U (zh) | 综合型空气杀菌消毒净化机 | |
KR102279299B1 (ko) | 입자크기 0.1 ㎛ 이상의 초미세먼지를 효율적으로 제거하며, 소독능력이 향상된 광촉매 시스템을 포함하는 공기청정기 | |
KR102172150B1 (ko) | 살균유닛 프레임의 착탈용이성 및 청정외기도입구조를 갖는 IoT 스마트 공기정화장치 | |
CN102961964A (zh) | 具有受照射成角度基板的光催化空气净化器系统 | |
CN102962132A (zh) | 具有划分成电隔离组的收集电荷板的静电除尘器 | |
CN108568213A (zh) | 台桌式实验室空气污染物去除机 | |
CN102962131A (zh) | 具有与空气速度相关的电晕接线中的电流的空气清洁器 | |
CN1834542A (zh) | 一种光催化氧化室内空气净化装置 | |
CN102962133A (zh) | 具有可去除电晕单元的静电除尘器箱 | |
CN111288586A (zh) | 一种紫外/复合纳米银杀菌除霾空气净化装置及应用方法 | |
KR100585479B1 (ko) | 공조기를 부가한 공기살균기 | |
CN103785054B (zh) | 半导体空气净化消毒单元及空气净化消毒装置 | |
CN111912046B (zh) | 空气过滤装置、设备、制备方法以及空气过滤方法 | |
CN101590272A (zh) | 自控转轮调湿的立式等离子体和光催化空气净化装置 | |
CN105387525A (zh) | 空气净化器 | |
JP3445468B2 (ja) | 空気清浄装置及び同装置用の集塵電極 | |
CN214536695U (zh) | 一种用于电梯轿厢的壁挂式空气消毒净化器 | |
KR100747178B1 (ko) | 차량의 하이브리드 공기청정 시스템 | |
CN102145190B (zh) | 高频脉冲光空气净化消毒装置 | |
CN202942451U (zh) | 半导体空气净化消毒单元及空气净化消毒装置 | |
CN212081490U (zh) | 一种紫外和复合纳米银杀菌除霾空气净化装置 | |
KR200266415Y1 (ko) | 실내공기의 살균 정화기 | |
CN212679692U (zh) | 空气消杀机 | |
KR200321858Y1 (ko) | 광촉매를 이용한 고효율 대용량 살균 및 정화장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20211231 |