本實用新型涉及空氣凈化技術領域，具體涉及一種清除空氣中低濃度甲醛、苯系物的空氣凈化裝置。

背景技術：

甲醛、苯系物均是揮發(fā)性很強的有機化合物，污染程度較高，是室內空氣的主要污染物之一。其中甲醛對人體健康影響很大，對人體黏膜和皮膚有著強烈的刺激作用，高濃度吸入時會出現(xiàn)嚴重的呼吸道刺激和水腫，造成眼刺激、頭痛。低濃度吸入可導致持續(xù)頭疼、無力、失眠等。長期暴露會導致皮炎、肺、肝功能異常、免疫功能異常、中樞神經(jīng)系統(tǒng)受影響、還可損傷細胞內的遺傳物質，是可以致癌物。而光觸媒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的總稱，是當前國際上治理室內環(huán)境污染的最理想材料。二氧化鈦在紫外線的照射下，會產(chǎn)生類似光合作用的光催化反應，產(chǎn)生出氧化能力極強的自由氫氧基和活性氧，具有很強的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質，可殺滅細菌和分解有機污染物，把有機污染物分解成無污染的水(H₂O)和二氧化碳(CO₂)，因而具有極強的殺菌、除臭、防霉、防污自潔、凈化空氣功能。光觸媒的特性為利用空氣中的氧分子及水分子將所接觸的有機物轉換為二氧化碳跟水，自身不起變化，卻可以促進化學反應的物質，理論上有效期非常長久，維護費用低。同時，二氧化鈦本身無毒無害，已廣泛用于空氣凈化等各種領域。使用光觸媒凈化空氣具有安全，高效，清潔，無二次污染，使用壽命長等優(yōu)點。

參見圖1，目前光觸媒采用的常用結構是先建立一個上下通風四周封閉的反應倉10，然后在反應倉10四周布置附著二氧化鈦粉的載體15(比如活性炭纖維布)，在反應倉10中間布置紫外線燈管11，布置好后，在反應倉10的一端安裝鼓風機12，在鼓風機12的作用下，氣體被強制從反應倉10的進風口13流入、出風口14流出，反應倉10內的光觸媒反應單元中二氧化鈦粉在紫外線燈11的照射下，其表面的氧分子及水分子會生成大量的氧化能力極強的氫氧根自由基，它們能將反應倉10里的空氣甲醛甲苯分子分解成二氧化碳和水，達到凈化空氣的目的。以上是光觸媒清除甲醛甲苯的反應結構和反應機理。因此光觸媒被廣泛應用在空氣凈化方面。市面上銷售的凈化器或空氣凈化裝置基本采用以上方法。

但是，在使用該凈化技術的過程中我們也發(fā)現(xiàn)，使用光觸媒凈化空氣對低濃度的甲醛苯系物清除效果不佳缺點，尤其是通過實驗證明，當反應倉的幾何尺寸和鼓風機風速一定的情況下，無限增加紫外線的強度和二氧化鈦的濃度都不能有效提高對空氣中低濃度甲醛苯系物的清除能力，即當甲醛和苯系物含量濃度較低的空氣通過反應倉時無法反應而又直接從出風口排出。因此如何找到一種新的清除甲醛、苯系物的方法，提高光觸媒深層凈化能力，能深層次提高光觸媒反應效果，達到清除空氣中低濃度的甲醛和苯系物的技術效果是本實用新型要解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，本實用新型的目的是提供一種清除低濃度甲醛、苯系物的空氣凈化裝置，該空氣凈化裝置通過采用預處理倉、光觸媒反應倉和尾氣回收倉三級復合倉的結構布置方式解決了現(xiàn)有光觸媒技術無法對空氣中低濃度甲醛、苯系物顆粒進行清除的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下的技術方案：

一種清除低濃度甲醛、苯系物的空氣凈化裝置，其包括：

殼體，其上設置有與待凈化空間相連通的進風口和出風口；

預處理倉，其設置在所述殼體內部、并布置在進風口后級，所述預處理倉中布置有用于吸附空氣中甲醛和苯系物分子顆粒的物理吸附層；

光觸媒反應倉，其設置在所述殼體內部、并布置在預處理倉的后級；

尾氣回收倉，其設置在所述殼體內部，并布置在光觸媒反應倉的后級、出風口的前級，所述尾氣回收倉中設置有用以回收俘獲未被光觸媒反應倉催化分解的微量甲醛和苯系物分子顆粒的吸附結構。

相比于現(xiàn)有技術，本實用新型具有如下有益效果：

本實用新型所給出的空氣凈化裝置最大的特點就是能夠清除空氣中低濃度的甲醛、苯系物類的具有可揮發(fā)性的有機污染物顆粒。具體而言，本實用新型在現(xiàn)有光觸媒技術凈化空氣的基礎上，在光觸媒反應倉的前級增加了能夠吸附空氣中甲醛和苯系物分子顆粒的預處理倉，在光觸媒反應倉的后級增加了能夠回收未被光觸媒反應倉催化分解的微量甲醛和苯系物分子顆粒，通過采用這種三倉復合使用的結構可達到快速、高效清除空氣中甲醛、甲苯等有害的的揮發(fā)性有機物，尤其是對空氣中低濃度甲醛、甲苯等有害的的揮發(fā)性有機物清除效果十分明顯，且使用壽命長，無二次污染。

若只使用光觸媒反應倉，這就是普通的光觸媒催化反應方式，無法對空氣中低濃度甲醛、苯、甲苯等有害的的可揮發(fā)性有機物做到有效清除。而本發(fā)明在光觸媒反應倉的前面建立一個具有可吸附性的預處理倉以將空氣中低濃度的甲醛、苯、甲苯顆粒進行暫時的吸附收集，當吸附的甲醛、苯、甲苯等有害的可揮發(fā)性有機物達到吸附飽和度后，通過實驗可檢測到，在強氣流作用下空氣通過預處理倉時，預處理倉中的物理吸附層(優(yōu)選的是改性的活性炭顆粒)既不斷的吸附的甲醛、苯、甲苯等有害的可揮發(fā)性有機物，同時又以較高濃度釋放甲醛、苯、甲苯等有害的可揮發(fā)性有機物，使之脫附到光觸媒反應倉中，從而提升光觸媒反應倉中的甲醛、苯、甲苯分子的反應濃度，加大光觸媒反應倉里的反應深度，提高光觸媒深層凈化能力，深層次提高光觸媒反應效果，進而取得“有效清除空氣中低濃度甲醛、甲苯等有害揮發(fā)性有機物”的先進效果。同時，本實用新型還在光觸媒反應倉后面增加了尾氣回收倉能回收光觸媒反應倉里光催化氧化分解后所剩下的微量甲醛、甲苯等有害的的揮發(fā)性有機物，使得整個裝置清除效果更徹底。

本實用新型的其它優(yōu)點、目標和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本實用新型的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

附圖說明

圖1為目前常見的采用光觸媒反應技術的空氣凈化裝置示意圖；

圖2為本實用新型所述清除低濃度甲醛、苯系物的空氣凈化裝置結構示意圖；

圖3為本實用新型所述光觸媒反應倉中支撐體的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本實用新型實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與作用更加清楚及易于了解，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步闡述：

參照圖2，本實用新型提供了一種清除低濃度甲醛、苯系物的空氣凈化裝置，其包括：

殼體200，其上設置有與待凈化空間相連通的進風口201和出風口202；

預處理倉210，其設置在所述殼體200內部、并布置在進風口201后級，所述預處理倉210中布置有用于吸附空氣中甲醛和苯系物分子顆粒的物理吸附層；

光觸媒反應倉220，其設置在所述殼體200內部、并布置在預處理倉210的后級；

尾氣回收倉230，其設置在所述殼體200內部，并布置在光觸媒反應倉220的后級、出風口202的前級，所述尾氣回收倉230中設置有用以回收俘獲未被光觸媒反應倉220催化分解的微量甲醛和苯系物分子顆粒的吸附結構。

上述方案中，結合圖2所示，待凈化空間的空氣從進風口201進去后，依次通過預處理倉210、光觸媒反應倉220進和尾氣回收倉230進行凈化處理，然后凈化處理后的空氣從出風口202排出。上述即為本實用新型所述空氣凈化裝置的原理簡述。其中，相對于現(xiàn)有空氣凈化裝置而言，本實用新型上述方案中在光觸媒反應倉220的前級增加了能夠吸附空氣中甲醛和苯系物分子顆粒的預處理倉210，在光觸媒反應倉220的后級增加了能夠回收未被光觸媒反應倉220催化分解的微量甲醛和苯系物分子顆粒，通過采用這種三倉復合使用的結構可達到快速、高效清除空氣中甲醛、甲苯等有害的的揮發(fā)性有機物，尤其是對空氣中低濃度甲醛、甲苯等有害的的揮發(fā)性有機物清除效果十分明顯，且使用壽命長，無二次污染。

尤其是，本實用新型在光觸媒反應倉220前級建立了一個具有可吸附性的預處理倉210，該預處理倉210的作用是提升進入光觸媒反應倉220內甲醛、苯系物揮發(fā)性污染物顆粒的濃度(下面具體介紹)，從而提升光觸媒反應倉220深層凈化能力，因此其是本實用新型解決清除空氣中低濃度甲醛苯系物污染物的關鍵技術點之一。

由于預處理倉210和尾氣回收倉230的設置，加大了殼體200內風阻，因此本實用新型優(yōu)選的實施方式是，所述殼體200在進風口201處布置有前置風機240，在出風口202處布置有后置風機250，所述前置風機240與后置風機250的運轉方向相同。當前置風機240和和后置風機250運轉時，會在光觸媒反應倉220的兩端形成風壓差，該風壓差會強制待凈化空間中的空氣進入預處理倉210，然后通過光觸媒反應倉220，最后從尾氣回收倉230中排出。因此，本實用新型設置兩個風機主要是增大殼體200兩端風壓，從而保證氣體能夠順利進倉出倉。

優(yōu)選的是，所述殼體200采用柱狀的管道構成，比如說現(xiàn)成的PVC管材等，而前置風機240和后置風機250均采用能夠嵌入在管道內的嵌入式風機。這里，本實用新型所制得的空氣凈化裝置可以無需單獨制作殼體200作為各倉的裝載倉體，而是利用現(xiàn)成的一些管道作為殼體200結構，尤其是在采用PVC材質的管材時會在重量上大大減輕。而且前置風機240和后置風機250均采用嵌入式風機，讓二者能夠嵌入在管道中，不僅可以降低噪音，而且會使得整個凈化裝置的體積在傳統(tǒng)設計(外置鼓風機)的基礎上大大減小。尤其是，各種型號的PVC管道都有與之配套的嵌入式風機相適配，無需開模加工，因此可以大大降低制作成本。比如4寸大小的嵌入式風機可安裝于110PVC管內，5寸大小的嵌入式風機可安裝于130PVC管內，6寸大小的嵌入式風機可安裝于160PVC管內。

對于預處理倉210，本實用新型優(yōu)選的實施細節(jié)是：

參見圖2，所述預處理倉210中設置的物理吸附層采用改性活性炭顆粒層。其中，活性炭顆粒改性的方法可以為：將定量的活性炭顆粒是用6mol/L的HNO₃溶液、或30％的H₂O₂溶液浸泡，然后取出活性炭顆粒并放置于110℃烘箱中干燥24小時所得。

活性炭是一種主要由含碳材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發(fā)達、比表面積大、吸附能力強的一類微晶質碳素材料?；钚蕴坎牧现杏写罅咳庋劭床灰姷奈⒖?，1克活性炭材料中微孔，將其展開后表面積可高達800－1500平方米。也就是說，在一個米粒大小的活性炭顆粒中，微孔的內表面積可能相當于一個客廳面積的大小。正是這些高度發(fā)達，如人體毛細血管般的孔隙結構，使活性炭擁有了優(yōu)良的吸附性能。而這里，本實用新型將活性炭顆粒先用強氧化劑浸泡，然后取出這些活性炭顆粒并放置于烘箱高溫干燥制成。經(jīng)過改性處理后的活性炭顆粒表面含氧官能團的數(shù)量增加，更加有利于甲醛、苯系物分子的吸附。

本案實用新型人通過大量的創(chuàng)新性實驗證明：在前置風機240和后置風機250的作用下，當空氣中低濃度的甲醛、甲苯氣體經(jīng)過預處理倉210后，預處理倉210里的改性吸附顆粒能充分俘獲空氣中低濃度的甲醛、苯和甲苯分子，當俘獲后的甲醛、甲苯分子集中起來達到一定的閾值后會就會以較高的濃度脫俘進入到后面的光觸媒反應倉220中進行催化分解反應，這樣大大提高了后面光觸媒反應倉220里光觸媒催化分解的反應濃度，從而達到清除空氣中低濃度的甲醛、苯、甲苯氣體的作用。

換句話說：當設備一開始運作時，由于預處理倉210中改性活性炭顆粒層的存在，使得空氣中低濃度的甲醛、苯和甲苯分子(以下簡稱氣體污染物分子)會不斷地進入到活性炭顆粒內部孔隙中從而被吸附，加之活性炭本身具有強大的比表面積，因此即便空氣中的氣體污染物分子本身濃度不高，也會在較短時間內俘獲較多的氣體污染物分子顆粒，此時進入光觸媒反應倉220的空氣是比較干凈的。而當預處理倉210不斷吸附氣體污染物分子顆粒達到接近飽和程度時，活性炭顆粒層的吸附能力減弱，此時由于風機仍在不斷地將外界含雜空氣帶入預處理倉210，因此在強氣流的作用下活性炭顆粒層便會開始逐漸脫附，該脫附下的氣體污染物分子便會以較高的濃度進入到后級的光觸媒反應倉220中進行催化分解反應。其中，活性炭顆粒層在不斷脫附的過程中，其實也處于吸附的過程，達到一個動態(tài)平衡的過程；而即便不能達到完全脫附的效果，但對于凈化空氣而言還是具有極好的使用意義的。當光觸媒反應倉220接收到高濃度的氣體污染物分子顆粒時，便會開始發(fā)生反應，從而提升了其對空氣中低濃度甲醛苯系物氣體污染物分子進行催化分解的深層凈化效果。實質上，本實用新型上述過程是通過放慢氣體污染物分子顆粒進入到光觸媒反應倉220的速度來解決現(xiàn)有光觸媒技術無法對空氣中低濃度甲醛、苯系物顆粒進行清除的技術問題(即先“囤積”再“釋放”)。

作為本實用新型進一步的實施例是：所述改性活性炭顆粒層通過筒狀支撐網(wǎng)(未示出)設置在管道200中。這里，主要是考慮到本實用新型將殼體200采用管道的方式構成，而為了在管道中布置改性活性炭顆粒層，設置一個筒狀支撐網(wǎng)對其起到支撐的作用。

對于光觸媒反應倉220，本實用新型優(yōu)選的實施細節(jié)是：

參見圖2并結合圖3，所述光觸媒反應倉220包括由支撐體221和包覆在所述支撐體221上的活性炭纖維布222構成的倉體結構，所述支撐體221的中部設置有被活性炭纖維布222所覆蓋的紫外線發(fā)射燈管223，所述活性炭纖維布222內表面上附著有二氧化鈦粉末。在活性炭纖維布222上還可以摻入少量的石墨烯作為光觸媒催化劑，提高光觸媒催化反應的深度，更有利于清除空氣中低濃度的甲醛、苯、甲苯分子。這里，活性炭纖維布222起載體作用，利用了活性炭纖維布222比表面積大的特點使其附著二氧化鈦粉末。所述光觸媒反應倉220清除空氣中甲醛甲苯分子的原理與現(xiàn)有技術是相同的，即：

當紫外線發(fā)射燈管223在通電時，在紫外線燈照射下，活性炭纖維布222上附載著納米級的二氧化鈦能使周圍的氧氣及水分子激發(fā)成具活性的氫氧根自由基，這些自由基可分解甲醛，甲苯分子，最后生成二氧化碳和水，二氧化鈦本身不參加反應，摻入少量的石墨烯能提高光催化氧化分解的能力。其中，在進風口201風機和出風口202風機共同作用下，空氣被強制從進風口201流進，從出風口202流出，因此能夠順利進入到光觸媒反應倉220。然而實驗數(shù)據(jù)表明，該光觸媒反應倉220僅僅對空氣中較高濃度的甲醛，甲苯氣體去除效果明顯，但對空氣中低濃度的甲醛、苯、甲苯氣體清除作用有限，濃度低于0.3ppm基本無清除效果。在這個技術背景下，本案實用新型人才給出了在光觸媒反應倉220前級增加上述預處理倉210的技術方案。而且該技術方案通過本案實用新型人大量的實驗證明是有成效的。

作為本實用新型對光觸媒反應倉220進一步的實施細節(jié)是：所述支撐體221為柱狀的支撐架，該支撐架包括兩個端部支撐環(huán)221a和連接在兩個端部支撐環(huán)221a之間的多根軸向支撐肋條221b，所述多根軸向支撐肋條221b之間還設置有徑向支撐環(huán)221c；其中，每個端部支撐環(huán)221a均通過多個徑向支撐肋條221d連接到一個燈管安裝環(huán)221e，所述紫外線發(fā)射燈管223的兩端分別設置在燈管安裝環(huán)221e中。該支撐架：一是為了安裝紫外線燈管，二是為了包裹活性炭纖維布222。而且最主要的特點是該支撐架需與管道相適配。當管材備好后，僅需將這個裝好紫外線燈管和包裹好活性炭纖維布222的柱狀支撐架推入管材內即建立好了本實用新型的光觸媒反應倉220。

作為本實用新型對光觸媒反應倉220進一步的實施細節(jié)是：所述活性炭纖維布222為經(jīng)縫合或粘合形成的、與支撐架相適配的筒狀，該筒狀活性炭纖維布222的一端設置成用于將紫外線發(fā)射燈管223的通電線纜引出的可收縮口(未示出)。當將紫外線發(fā)射燈管223安裝到支撐架上后，將其作為一個整體，接著僅需將活性炭纖維布222套在該支撐架上即可，同時將紫外線發(fā)射燈管223的通電線纜從可收縮口伸出以外接電源。

對于尾氣回收倉230，本實用新型優(yōu)選的實施細節(jié)是：

所述尾氣回收倉230中的吸附結構為椰殼活性炭顆粒層。椰殼活性炭是以椰殼為原料，經(jīng)高溫活化、碳化處理而成的一種新型活性炭。其對有機氣體吸附能力比普通活性炭高5倍至以上，吸附速率更快，非常有利于甲醛、苯、甲苯分子的吸附。在風機的作用下，空氣被強制流過空氣預處理倉210和光觸媒反應倉220，空氣中大多數(shù)甲醛、甲苯分子在空氣預處理倉210被吸附，在光觸媒反應倉220里被催化氧化分解成二氧化碳和水，空氣中只剩下的微量的甲醛和甲苯分子，空氣再經(jīng)過尾氣回收倉230，回收倉里的椰殼活性炭顆粒能充分俘獲空氣中微量的的甲醛、苯、甲苯分子。

作為本實用新型對尾氣回收倉230進一步的實施細節(jié)是：所述椰殼活性炭顆粒層通過筒狀支撐網(wǎng)(未示出)設置在管道200中。這里，主要是考慮到本實用新型將殼體200采用管道的方式構成，而為了在管道中布置椰殼活性炭顆粒層，設置一個筒狀支撐網(wǎng)對其起到支撐的作用。

總體來說，本實用新型通過采用上述預處理倉210、光觸媒反應倉220和尾氣回收倉230等三倉復合結構構成的空氣凈化裝置對空氣進行凈化處理，基本能達到清除空氣中低濃度的甲醛、苯系物氣體的作用，而且通過實驗證明空氣中甲醛甲苯濃度清除后能低于0.03ppm。對于殼體200的實施細節(jié)、每個倉的實施細節(jié)均在上述文字中已做完整介紹，通過這些細節(jié)的布置，使得整個空氣凈化裝置獲得了較高的體驗評價和較好的推廣使用價值。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。