[发明专利]光触媒空气净化模块及其组成的空气净化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空气净化模块，特别涉及一种光触媒空气净化模块及其组成的空气净化装置。

背景技术

光触媒材料是一类以TiO2为代表的具有光催化功能的半导体的总称，能在光照射条件下使电子被激发，形成的电子和空穴与空气中氧气和水分子反应形成氧化力极强的氢氧自由基，可捕杀空气中的细菌，降解有机污染物从而实现净化空气的目的。目前已有的光触媒空气净化技术的瓶颈在于催化反应的量子效率低，即产生的有效电子或空穴与入射光子的比值低，存在光源利用率低的缺陷，提高光催化反应的量子效率是改进光触媒空气净化技术的关键。已有的光触媒空气净化设备中，提高光触媒反应效率和保证气流量是一对无法解决的矛盾，只能在两者选其一。目前，在现有产品中光触媒担载体结构（光触媒材料担载于光触媒担载体上）通常采用与光照垂直布置和平行搭配垂直布置两种布置方案：1、光触媒担载体采用与光照垂直的布置方案，此时光触媒担载体分为网状结构和海绵状结构两种，网状结构（大都采用单层平面网状结构，或者简单的将单层重叠为多层，层与层之间并没有结构变化）很难在有效的光触媒反应效率下保证气流量，海绵状结构虽然有较好的空气净化效果但不能充分利用材料；2、光触媒担载体采用与光照平行搭配垂直的布置方案，对材料使用是极大的浪费，光触媒反应效率低。

现有研究表明光催化反应主要发生在光触媒材料的表面或近表面，在传统设计中，气流是简单穿过光催化担载体，气体中的污染物很难充分的与氢氧自由基接触而得以净化。传统设计中，为了得到较好的空气净化效果会牺牲气体流速、光能利用率和材料利用率，远远不能满足环保要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光触媒空气净化模块，该空气净化模块中，光触媒担载体不是采取现有技术中的简单重叠排列，而是采用交错排列方式，增加空气与光触媒担载体的接触次数，同时也有利于光源充分照射在光触媒担载体上，对于光触媒的反应效率和空气净化的效果，均有显著的提高。该空气净化模块还可组成空气净化装置。

本发明的目的由下述技术方案实现：一种光触媒空气净化模块，包括光源和光触媒担载体，光触媒担载体上设置有光触媒层，其特征是，所述光触媒担载体分层设置，层与层之间空间平行，层与层之间的光触媒担载体交错排列；所述光源照射在光触媒担载体上。

通过如上方案，光源可以充分地照射在光触媒担载体上，而不是像传统简单叠加方式那样，光源只能照射在位于表层的光触媒担载体，因此可以大大提供光源利用率和光触媒的反应效率。由于光触媒担载体交错排列，让光触媒材料可以更好的与空气中的污染物接触并反应，而又能保证气流速度，有利于提高空气净化的效果。

更具体地说，所述层与层之间的光触媒担载体交错排列是指采用如下方式之一进行排列：⑴相邻两层之间的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；⑵第n层的光触媒担载体与（n+2）层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影有重叠，第n层的光触媒担载体与其相邻层的光触媒担载体在同一平面的垂直投影不重叠，其中n为自然数，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行；⑶任意两层光触媒担载体在同一平面的垂直投影均不重叠，且全部的光触媒担载体在同一平面的垂直投影实现无缝隙连接，垂直投影所在的平面与光触媒担载体层空间平行。

在第⑴种方式中，相邻两层的光触媒担载体不完全重合；在第⑵种方式中，相邻两层不重叠，隔层重叠；在第⑶种方式中，光触媒担载体在同一垂直投影平面可以实现不重叠但是无缝隙连接，即假设光触媒担载体为方形，所有的光触媒担载体在同一平面的垂直投影形成一个方形或者是多个方形边沿相连接；这种方式对光源的利用率也是最高的。

作为优选，在所述的第⑶种方式中，光触媒担载体设置有两层以上，每层的光触媒担载体均设置两块以上，每层中的光触媒担载体平行且间距相同设置，所有的光触媒担载体都相同。这样光触媒空气净化模块就具有足够的空气净化能力。

作为另一优选，在所述的第⑶种方式中，光触媒担载体设置有两层，两层光触媒担载体的连接形成波形完全相同的方波状，两层的光触媒担载体分别位于方波状的最高平面和最低平面。这样光源照射面积更小，而且还兼顾了气流量的优化。

所述两层光触媒担载体之间的垂直距离H=（1/2～1/3）D1，其中D1是指同一层中相邻两块光触媒担载体之间的垂直距离。这样的层间距离，空气净化效率最高。