[发明专利]光催化过滤器及其制造方法和再生方法

说明书

技术领域

本发明涉及光催化过滤器设备以及用于制造和再生光催化过滤器的技术。

背景技术

在本说明书中，术语“光催化反应”是指使用诸如氧化钛(TiO₂)或类似物的光催化材料的反应。已知的光催化反应包括水的光催化降解、银和铂的电沉积、有机材料的降解等。此外还有尝试将这种光催化反应用于新的有机合成反应、超纯水的生产等。

存在于空气中的有毒气体或具有刺激性气味的物质(诸如氨、醋酸以及乙醛)通过上述光催化反应被降解，并且在具有光源(例如紫外光源)和涂覆有光催化材料的过滤器的情况下，基于这种光催化反应的空气净化设备可以半永久性地使用。当光催化过滤器的光催化效率降低时，过滤器可以被再生以恢复其光催化效率，然后能够重新进行使用。因此，光催化过滤器可被称作是半永久性的。

具体地，在将紫外LED灯用作紫外光源时，其相比于普通水银灯或类似物的优势在于它具有环境友好性，因为它不需要有毒的气体，在能耗方面具有高的效率，且因为其尺寸小从而允许有各种各样的设计。

然而，不同于在空气通过时以物理的方式收集大灰尘颗粒的普通过滤器(诸如预滤器或HEPA过滤器)，光催化过滤器被构造成使得在空气通过过滤器的过程中被吸附于过滤器表面上的有毒气体被通过光催化反应产生的基团(诸如OH^-)降解。因此，在空气通过光催化过滤器的过程中被降解的空气中的有毒气体不会彻底被降解，只是其中一部分被降解。换言之，在空气多次通过光催化过滤器时，空气中被降解的有毒气体的数量逐渐增加。

因此，光催化过滤器的光催化效率与其空气清洗能力直接相关。换言之，使用光催化效率高的空气过滤器的空间中的有毒气体会比使用尺寸和结构相同、但光催化效率较低的空气过滤器的空间中的有毒气体更快地被降解。

然而，如果光催化过滤器中的光催化材料被污染，其光催化效率将降低，因此过滤器不能执行其功能。如果这样的话，光催化过滤器通常会被更换。已开展一些有关光催化过滤器是否能被清洗的研究，但是研究结果大部分表明，光催化过滤器的清洗是并不理想的，因为这种清洗工艺复杂，且光催化过滤器不易被清洗。

发明内容

各种实施例旨在解决上述问题并且提供一种可轻易再生的光催化过滤器、制造该过滤器的方法及其再生方法。

在一个实施例中，一种用于制造光催化过滤器的方法包括：使光催化材料分散；用经分散的光催化材料涂覆支撑体；干燥经涂覆的支撑体；以及烧结经干燥的支撑体。

光催化材料可以是TiO₂。

支撑体可以包括多孔陶瓷材料。

烧结可以在400-500℃的温度下进行1-3小时，优选2-3小时。

在另一实施例中，光催化过滤器包括多孔陶瓷支撑体；以及涂覆在支撑体上的经分散的TiO₂纳米颗粒。

其中，所述光催化过滤器包括：多个邻近的平行腔，形成了面向所述用于光催化激活的紫外线发光二极管方向上的空气流动通路。

经分散的TiO₂纳米颗粒可以在400～500℃的温度下进行1～3小时的烧结。

在又一实施例中，用于再生包括涂覆在支撑体上的经分散的TiO₂纳米颗粒的光催化过滤器的方法包括：用沸水处理受污染的光催化过滤器；或者对受污染的光催化过滤器进行微波处理；或者用沸水处理受污染的光催化过滤器，并对经处理的光催化过滤器进行微波处理。

支撑体可以包括多孔陶瓷材料，并且可以在400－500℃的温度下烧结1-3小时。

附图说明

图1是光催化过滤器80和紫外线(UV)发光二极管衬底55的排列的透视图；

图2是光催化过滤器80的顶视图；

图3是表示两个具有不同高度(h)的光催化过滤器的乙醛清除速度的图；

图4是表示两个具有不同高度(h)的光催化过滤器的乙酸清除速度的图；

图5为示出通过浸没在沸水中而被再生的普通光催化过滤器和本发明的光催化过滤器的状态的照片；

图6和7为示出在添加有各种过滤器的情况下经煮沸的水的透明度的散点图；

图8为示出经沸水再生的过滤器的空气净化结果的曲线图；

图9为示出在过滤器受污染前后光催化过滤器的空气净化结果的曲线图；

图10为示出在过滤器受污染前后以及经沸水处理使过滤器再生之后，光催化过滤器的空气净化结果的曲线图；