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[0001] 【技術領域】
[0002] 本發明涉及一種用于空氣凈化方面的光觸媒高效過濾器。
[0003] 【背景技術】
[0004] 隨著人們生活水平的不斷提高，環境污染已經成為社會發展的首要社會問題。尤其是在快速發展的房地產業、汽車工業。然而，現有房地產行業和汽車行業中出現有各種各樣的用于凈化室內環境的空氣凈化過濾器。由于玻璃纖維材料具有耐溫性、耐磨性、性能穩定的特點，所以被廣泛應用于空氣過濾器的玻璃纖維濾芯設計方面。但由于玻璃纖維濾芯不具備滅菌功效，容易產生二次污染。為了解決此技術問題，隨后出現一種光觸媒材料，并將該光觸媒材料使用于空氣過濾器，該空氣過濾器能夠產生具有強氧化自由基作用，有效分解空氣中甲醛、苯、氨氣等成分，并將其轉化成CO2和H2O，起到空氣凈化的作用。但上述光觸媒材料制成的濾芯只能在380nm波長的紫外線光照射和0.1m/s的風速條件才有較好的催化作用。無法在自然光或弱光條件下產生顯著凈化、除菌效果。
[0005] 【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明的技術目的是為了解決上述現有存在技術問題而提供一種在自然光或弱光照射和0.1m/s至0.45m/s條件下能夠產生顯著凈化、除菌效果的光觸媒高效過濾器。
[0007] 為了實現上述技術問題，本發明所提供一種光觸媒高效過濾器，其包括過濾器框架以及安裝在過濾器框架內部的過濾主體部件，所述過濾器框架包括鋁型材外框，安裝在鋁型材外框上面的外框上蓋，安裝在鋁型材外框下面的外框下蓋，以及分別安裝在鋁型材外框四周的塑膠連接角；所述的過濾主體部件包括過濾主體以及分別安裝在過濾主體兩側的金屬過濾網；所述的金屬過濾網表面噴射有一種在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下能起到凈化效果和除菌效果的光觸媒涂覆層。
[0008] 依據所述主要技術特征，所述過濾主體包括用于過濾微塵顆粒的超細玻纖過濾紙，設置于超細玻纖過濾紙表面的復數根熱熔膠線；所述熱熔膠線與超細玻纖過濾紙的縱向邊緣平行設置，所述的熱熔膠線與熱熔膠線之間間隔有間隙距離。
[0009] 依據所述主要技術特征，所述外框上蓋和外框下蓋分別是由具有高彈性能的EVA材料制成；所述的鋁型材外框是由鋁型材料制成的；所述塑膠連接角是由塑膠材料制成。
[0010] 依據所述主要技術特征，所述的光觸媒涂覆層包括過濾網主體，噴射于過濾網主體表面的光觸媒涂層；所述光觸媒涂覆層是由光觸媒材料制成的，該光觸媒材料是由納米二氧化鈦晶體構成。
[0011] 依據所述主要技術特征，所述光觸媒材料包括二氧化鈦，自然發光劑，金屬催化劑；其質量成分為：所述二氧化鈦為75％，所述的自然發光劑為15％，所述金屬催化劑為10％；所述自然發光劑包含有磷粉；所述金屬催化劑包含有硝酸銀或氧化鋅。
[0012] 依據所述主要技術特征，所述光觸媒材料工藝為：先將二氧化鈦溶解于水或醇類溶液中，并先后添加硝酸銀或氧化鋅，和磷粉，加熱充分攪拌進行水解及縮合反應形成凝膠；然后，將所述凝膠噴射于過濾網表面，均勻涂布形成薄膜；然后，再將形成有薄膜的過濾網置于高溫爐中，加熱干燥以及去除溶劑與多余的有機物，并令二氧化鈦形成結晶體；以金屬電漿離子植入系統，將過渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙并延緩電子-電洞對的再結合率，形成細度為6至9納米大小的納米二氧化鈦晶體，依附于金屬過濾網的表面。
[0013] 依據所述主要技術特征，光觸媒材料分解甲醛及有機化合物的化學方程式如下：HCHO(甲醛)+(·OH)→H2O+CO2，NH3(含氮有機化合物)+O2-(超氧陰離子)→HNO3(硝酸)。
[0014] 本發明有益技術效果：因所述的過濾主體部件包括過濾主體以及分別安裝在過濾主體兩側的金屬過濾網；所述的金屬過濾網表面噴射有一種能起到凈化效果、除菌效果的光觸媒涂覆層。所述光觸媒涂覆層是由光觸媒材料制成的。該光觸媒材料是由納米二氧化鈦晶體組成。該納米二氧化鈦晶體在自然光及弱光和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下，納米二氧化鈦晶體中價帶電子被激發到導帶，形成電子和空穴，該電子和空穴與吸附于表面的氧氣和水的作用下，激發納米二氧化鈦晶體內部生成具有超強氧化能力的羥基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)，該羥基自由基和超氧化物自由基直接攻擊破壞和分解甲醛或有機物分子中的C-C鍵、C-H鍵、C-N鍵、C-O鍵、O-H鍵、N-H鍵等的鍵能，將甲醛和有機物分解為二氧化碳和水，使得所述高效過濾器在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下能夠達到產生凈化效果和除菌效果。
[0015] 下面結合附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0016] 【附圖說明】
[0017] 為了更清楚的說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 圖1是本發明中光觸媒高效過濾器的立體分解圖；
[0019] 圖2是本發明中金屬過濾網的局部示意圖；
[0020] 圖3是本發明中光觸媒涂覆層的結構示意圖；
[0021] 圖4是本發明中光觸媒涂覆層的工作原理圖。
[0022] 【具體實施方式】
[0023] 下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024] 請參考圖1至圖4所示，本發明技術方案為一種光觸媒高效過濾器，其包括過濾器框架以及安裝在過濾器框架內部的用于凈化作用的凈化主體部件。
[0025] 所述過濾器框架包括鋁型材外框1，安裝在鋁型材外框1上面的外框上蓋2，安裝在鋁型材外框1下面的外框下蓋3，以及分別安裝在鋁型材外框1四周的塑膠連接角4。所述的凈化主體部件包括過濾主體以及分別安裝在過濾主體兩側的金屬過濾網5。所述的金屬過濾網5表面噴射有光觸媒涂覆層。所述外框上蓋2和外框下蓋3分別是由具有高彈性能的EVA材料制成。所述的鋁型材外框1是由鋁型材料制成的。所述塑膠連接角4是由塑膠材料制成。
[0026] 所述過濾主體包括用于過濾微塵顆粒的超細玻纖過濾紙6，設置于超細玻纖過濾紙6表面的復數根熱熔膠線7。所述熱熔膠線7與超細玻纖過濾紙6的縱向邊緣平行設置，所述的熱熔膠線7與熱熔膠線7之間間隔有間隙距離。所述的光觸媒涂覆層包括過濾網主體8，噴射于過濾網主體8表面的光觸媒涂層9；所述光觸媒涂覆層是由光觸媒材料制成的。該光觸媒材料是有納米二氧化鈦晶體組成。光觸媒涂覆層噴射于金屬過濾網5，該金屬過濾網5分別安裝在超細玻纖過濾紙6的兩側，所述的復數根熱熔膠線7焊接于超細玻纖過濾紙6表面。所述超細玻纖過濾紙6及兩側的金屬過濾網5分別安裝在鋁型材外框1內部。所述的外框上蓋2安裝在鋁型材外框1上表面，所述的外框下蓋3安裝在鋁型材外框1的下表面。所述的塑膠連接角4分別安裝在鋁型材外框1的四周的四個尖角處，該塑膠連接角4主要用于將外框下蓋3，外框上蓋2與凈化鋁型材外框1固定一起。
[0027] 所述光觸媒涂覆層是由光觸媒材料制成的。該光觸媒材料是由納米二氧化鈦晶體組成。光觸媒材料是一種以納米級二氧化鈦為代表的具有光催化功能的光半導體材料，它噴射于基材表面，在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下，產生強烈催化降解功能。一般光觸媒是混合物粉末狀的，而進入市場大多是混合液態狀的。所述光觸媒材料包括二氧化鈦、自然發光劑、金屬催化劑。其質量成分為：所述二氧化鈦為75％，所述的自然發光劑為15％，所述金屬催化劑為10％。所述自然發光劑包含有磷粉。所述金屬催化劑包含有硝酸銀或氧化鋅。光觸媒材料分解甲醛及有機化合物的化學方程式如下：HCHO(甲醛)+(·OH)→H2O+CO2，NH3(含氮有機化合物)+O2-(超氧陰離子)→HNO3(硝酸)。
[0028] 所述光觸媒材料加工工藝為：先將二氧化鈦溶解于水或醇類溶液中，并先后添加硝酸銀或氧化鋅，和磷粉，加熱充分攪拌進行水解及縮合反應形成凝膠。將所述凝膠均勻噴射于過濾網表面，形成薄膜；然后，再將形成有薄膜的過濾網置于高溫爐中，加熱干燥以及去除溶劑與多余的有機物，并令二氧化鈦形成結晶體。以金屬電漿離子植入系統，將過渡金屬離子摻雜于二氧化鈦的光觸媒表面，降低能帶間隙，并延緩電子-電洞對的再結合率，形成細度為8至10納米大小的納米二氧化鈦晶體，依附于金屬過濾網5的表面。
[0029] 利用設置金屬過濾網5表面的光觸媒材料，通過本實施中光觸媒工藝形成細度為6至9納米大小的納米二氧化鈦晶體。該納米二氧化鈦晶體在光照和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下，納米二氧化鈦晶體中的價帶電子被激發到導帶，形成電子和空穴，該電子和空穴與吸附于表面的氧氣和水的作用下，形成具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)等，該羥基自由基和超氧化物自由基直接攻擊破壞和分解甲醛或有機物分子中的C-C鍵、C-H鍵、C-N鍵、C-O鍵、O-H鍵、N-H鍵等的鍵能，將甲醛和有機物分解為二氧化碳和水，達到所述的高效過濾器在自然光或弱光和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下達到凈化效果和除菌效果。所述納米二氧化鈦晶體的價帶與傳導帶的能帶間隙為2.3eV左右，使得二氧化鈦由在可見光光源照射下的30％的抗菌率提高至80％抗菌率，親水性性能也明顯增強。
[0030] 所述光觸媒材料在環境污染條件下，光觸媒本身不會發生變化和損耗，在光的照射下可以持續不斷的凈化污染物，具有時間持久、持續作用的優點。所述光觸媒材料具有無毒、無害，對人體安全可靠；不會產生二次污染，即為安全可靠性能。使用優質光觸媒噴涂后，凈化殺菌效果至少可保證5年。光觸媒材料具有光波吸收性能。所述納米貴金屬(鉑、銠、鈀等)與光觸媒材料進行配合后，會極大提高光生載流子的分離效率和抑制電子-空穴的重新復合，從而進一步拓寬了二氧化鈦的光波吸收范圍。純凈的光觸媒粉末做成粘合型的溶液，該溶液干燥后會吸附在各類家具表面，不容易磨損及掉落。本實施例中，所述的納米二氧化鈦晶體最佳納米細度為6至9納米。一般情況下，在相同光波吸收范圍下，光觸媒納米細度越小，催化性能越強。所述的光觸媒材料能夠對甲醛、苯、氨氣、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影響人類身體健康的有害有機物起到凈化作用。所述的光觸媒材料能釋放負氧離子效果。所述光觸媒材料對大腸桿菌、黃色葡萄球菌等具有殺菌功效。所述的光觸媒材料對香煙臭、廁所臭、垃圾臭、動物臭等具有除臭功效。
[0031] 所述的納米二氧化鈦晶體在催化作用下，破壞細胞壁及細胞內物質，使得細胞壁降解、細胞滲透性失調。所述納米二氧化鈦的在光催化作用下可使酶失去活性，例如CoA的氧化一輔酶A含量的下降，抑制細胞呼吸。所述納米二氧化鈦晶體內部羥基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)，在光催化過程起到重要作用，直接攻擊細胞，使得細菌的蛋白質變性，脂類分解，酶素的降解。
[0032] 綜上所述，因所述的過濾主體部件包括過濾主體以及分別安裝在過濾主體兩側的金屬過濾網5。所述的金屬過濾網5表面噴射有光觸媒涂覆層。所述光觸媒涂覆層是由光觸媒材料制成的。利用設置金屬過濾網5表面的光觸媒材料，通過本實施中光觸媒工藝形成細度為6至9納米大小的納米二氧化鈦晶體。在光照和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下，該納米二氧化鈦晶體中價帶電子被激發到導帶，形成電子和空穴，該電子和空穴與吸附于表面的氧氣和水的作用下，生成具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)和超氧化物自由基(O2-)等離子，該離子直接攻擊破壞和分解甲醛或有機物分子中的C-C鍵、C-H鍵、C-N鍵、C-O鍵、O-H鍵、N-H鍵等的鍵能，將甲醛和有機物分解為二氧化碳和水，使得所述高效過濾器在自然光及弱光照射和0.1m/s至0.45m/s的風速條件下能夠達到產生凈化效果和除菌效果。
[0033] 以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。