[发明专利]用于去除挥发性硅氧烷的过滤器和寿命延长的光催化装置

说明书

发明背景

本发明通常涉及将紫外光催化氧化(UV-PCO)工艺用于改进流体净化器系统特别是空气净化系统中的流体除污。更具体的，本发明涉及通过提高VSCC过滤器的表面特性来去除挥发性含硅化合物(VSCC)，该过滤器位于UV-PCO空气净化器系统中的光催化剂的上游。

一些建筑物利用了空气净化系统来去除空气携带物质例如苯，甲醛和来自空气供应的其他污染物。这些净化系统中的一些包括光催化反应器，其利用了含有光催化剂的基底或者筒，该光催化剂通常是氧化物基半导体。当放在适当的光源下，典型的放在UV光源下时，该光催化剂氧化物与空气携带的水分子相互作用，来形成羟基基团或者其他活性物质。该羟基基团然后供给污染物，并且开始氧化反应，该反应将污染物转化成为不太有害的化合物，例如水和二氧化碳。另外据信水蒸汽，合适的能量光子和光催化剂的结合还产生了活性氧化剂如过氧化氢，如W.Kubo和T.Tatsuma，20 Analytical Sciences 591-93(2004)中所提出的那样。

通常使用的UV光催化剂是二氧化钛(TiO₂)，也称作氧化钛。已经发现Degussa P25二氧化钛和氧化钨接枝的二氧化钛催化剂(例如在P25上的氧化钨)能够在UV光源下特别有效的去除有机污染物。参见Wei等人的US专利7255831“Tungsten Oxide/Titanium Dioxide Photocatalyst forImproving Indoor Air Quality”。

已经出现了与使用UV-PCO工艺的空气净化系统有关的一个问题。目前能够利用的系统表现出催化能力随时间的明显损失。这种催化能力的损失至少部分的归因于空气中所存在的挥发性含硅化合物(VSCC)，例如某些硅氧烷。

挥发性有机化合物(VOC)在空气中的合计量典型的处于1ppm体积的量级。相反，VSCC浓度典型的处于更低的两个或者多个数量级。这些VSCC主要来自于某些个人护理产品的使用，例如除臭剂，洗发香波等等，或者某些清洁产品或者干洗流体，虽然它们也会来自于室温硫化(RTV)硅树脂堵漏剂，粘接剂，润滑剂等的使用。当这些含硅化合物在UV-PCO系统的光催化剂上氧化时，它们形成了相对非挥发性的含有硅和氧的化合物，其会使得该光催化剂失活。非挥发性的硅和氧化合物的例子包括二氧化硅，硅氧化物氢氧化物，氢氧化硅，高级聚硅氧烷等等。当存在水蒸汽时，这些化合物可以是至少部分水合的或者羟基化的。如果失活是通过所形成的非挥发性含硅和氧的化合物直接物理阻塞活性部位而出现的，则单独提高催化剂表面积并不会必然的减慢所期望的可能的失活速率。

这里需要一种改进的UV-PCO系统，其能够帮助消除流体净化器中流体携带的污染物，并且能够在典型的所遇到的量的VSCC例如硅氧烷的存在性有效运行。

发明内容

一种紫外光催化氧化空气净化系统，包括在光催化剂上游的VSCC过滤器。将添加剂键合或者具体的连接到该VSCC过滤器的表面上，通过提高该过滤器的表面特性来提高VSCC的去除。该添加剂如下来提高去除：通过产生酸性部位，通过提高该过滤器的表面积，或者通过优先促进该表面和VSCC之间的相互作用，由此促使VSCC键合到该VSCC过滤器上。在非工作期间，去除的VSCC可以通过矿化来进一步固定在该VSCC过滤器上。在该光催化剂上游去除VSCC提高了该光催化剂的使用寿命。

附图说明

图1是一种紫外光催化氧化空气净化系统的示意图。

具体实施方式

图1是一种紫外光催化氧化空气净化系统10的示意图，其包括入口12，出口14，任选的预过滤器16，VSCC过滤器18，过滤器表面处理20，光催化反应器22(其包括基底24，光催化涂层26和UV源28)，风扇30，矿化装置32和控制器34。

将环境空气通过风扇30由入口12抽入系统10中。空气流A通过预滤器16和VSCC过滤器18，然后通过光催化剂反应器22和风扇30到达出口14。预滤器16通过俘获灰尘和粒子而去除了该灰尘和粒子。VSCC过滤器18去除了挥发性含硅化合物(VSCC)，这样它们不会到达光催化涂层26和降低光催化反应器22的性能。其他挥发性有机化合物也可以通过吸附到任何一个过滤器上而去除。虽然图1表示了作为单独结构的预滤器16和VSCC过滤器18，但是它们可以合并成为单个的过滤器，该过滤器执行预滤器16和VSCC过滤器18的功能。