[发明专利]一种空气净化方法和使用这种方法的空气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及空气净化方法和空气净化装置，具体涉及一种利用多孔导电金刚石膜对空气进行净化的方法和装置。

背景技术

随着社会的发展，室内空气污染已经成为危害人体健康的重要因素之一，室内空气污染物主要包括：家庭装修材料释放的甲醛、苯等有机气体分子、烟叶燃烧产生的一氧化碳及烟尘颗粒、空气中的细菌、病毒等。现有的空气净化方法主要有：物理吸附过滤法、化学试剂处理法、光催化法、负离子材料催化法。其中物理吸附过滤法主要采用活性炭等多孔材料作为吸附剂，由于价格较低，目前应用较广。但过滤材料的吸附能力存在一个限度，当吸附与脱附速率达到平衡时，吸附剂就会失效，需要对过滤材料及时地进行更换或再生，否则过滤材料很容易变成细菌滋生的温床，变成二次污染源。另外，经常更换滤芯，也增加了使用成本。化学试剂处理法容易引入二次污染物。光催化法一般需要使用紫外线激发，过量的紫外线照射会对人眼和皮肤造成伤害。负离子材料法催化法需要将材料涂覆在墙壁或家具表面，价格较贵，且施工质量对催化效果影响较大。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种安全、高效、广谱、无二次污染排放的空气净化方法和空气净化装置。

本发明的技术解决方案是：

一种空气净化方法，其特征是利用多孔导电金刚石膜阳极在电解液中产生的强氧化剂羟基自由基，将空气中溶解或分散于水的甲醛、苯、一氧化碳氧化生成二氧化碳和水，同时将病毒、细菌氧化灭活，达到净化空气的目的，具体步骤如下：

1、          将空气引入电解液中并曝气形成微小气泡分散在电解液中，空气中的部分甲醛、苯、病毒、细菌等有害物质溶解在电解液中，与电解液发生反应或被灭活，没有溶于电解液中的有害物质随微小气泡不断上升；

2、          在电解液中设置一下一上相平行分布的多孔导电金刚石膜阳极板和多孔金属阴极板并施加直流电压，多孔导电金刚石膜阳极板在电解液中电解水在多孔导电金刚石膜阳极板表面产生的强氧化剂羟基自由基，微小气泡在经过多孔导电金刚石膜阳极板表面时羟基自由基将微小气泡中的甲醛、苯、一氧化碳氧化生成二氧化碳和水，同时将病毒、细菌氧化灭活，实现空气过滤；

3、          经过电解液过滤后的空气经过多孔导电金刚石膜阳极板和多孔金属阴极板上的通孔继续上升，在电解液液面排出，完成空气净化；

电解液为Na₂SO₄ 、KOH和NaOH中的一种，电解液溶液浓度为0.05-0.15M；多孔导电金刚石膜阳极板和多孔金属阴极板之间施加的直流电压为1-3V。

使用上述方法对空气进行净化的空气净化装置，它包括壳体，壳体内设有电化学反应容器、引风机和直流电源，引风机的进风口上连接有与壳体外部相连通的引风管，引风机的出风口上连接有输气管、输气管的另一端连接有电磁阀，电磁阀的另一个口与安装在电化学反应容器内底部上方的具有多个曝气口的曝气管相连通，电化学反应容器内曝气管的上方一下一上水平设有多孔导电金刚石膜阳极板和多孔金属阴极板，电化学反应容器内填充有液面没过多孔金属阴极板的电解液，电化学反应容器的顶部设有与壳体外部相连通的排气管，壳体的外壁上设有控制面板，控制面板通过导线分别与引风机、直流电源和电磁阀相连，直流电源通过导线分别与导电金刚石膜阳极板、多孔金属阴极板和引风机相连。

本发明的技术效果是：这种方法安全，高效，广谱，无二次污染排放，可以将空气中的甲醛、苯氧化生成二氧化碳和水，同时将病毒、细菌氧化灭活，经电解液过滤后的清新空气经气液分离排气系统排出。这种装置具有结构简单、体积小、功耗低、寿命长、维护方便、成本低、零污染排放等优点。

附图说明  

图1为本发明实施例剖视结构示意图；

图2为本发明实施例多孔导电金刚石膜阳极板剖视结构示意图。

具体实施方式

一种空气净化方法：经过净化后的清洁空气中的水蒸汽还需要利用水蒸气冷凝挡板进行回收。

多孔导电金刚石膜阳极板是以硅片为基体，先采用湿法刻蚀形成通孔阵列，再采用化学气相沉积法掺杂硼或氮元素在硅基体上双面沉积高电导率金刚石膜，使硅片表面全部被金刚石膜覆盖，且留有通孔。

在浸于电解液中的多孔导电金刚石膜阳极板上施加正电压使水电解，在多孔导电金刚石膜阳极板表面会产生羟基自由基（·OH），羟基自由基是公知的强氧化活性基团，氧化能力仅次于氟(羟基自由基产生机理见参考文献[1]),可将电解液中溶解的甲醛、苯、一氧化碳直接氧化成二氧化碳和水，同时将细菌氧化灭活。