一種光觸媒除甲醛空氣凈化器

賈志強 常銘鑠 劉靖周 房皓

摘 要：在日常生活中空氣凈化器已經得到了廣泛的應用，但市場上產品太多，所以要掌握更多的技術去研究，制作出成本更低，更受大眾青睞的凈化產品。各種空氣凈化技術有力地解決了室內空氣污染問題。文章主要講述光觸媒通過設置的驅動輪、控制裝置及傳感器可以使空氣凈化器根據室內空氣的情況，運動地消除空氣中的甲醛，提高對室內空氣的凈化效果。

關鍵詞：光觸媒;新型;空氣凈化器;甲醛

中圖分類號：TU834.8

文章編號：2095-624X（2019）12-0059-02

空氣凈化器又稱空氣清潔器、空氣清新機、凈化器，是指能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物（一般包括 PM2.5、粉塵、花粉、異味、甲醛之類的裝修污染、細菌、過敏原等），有效提高空氣清潔度的產品，主要分為家用、商用、工業、樓宇等不同模式的空氣凈化器。從空氣凈化器的工作原理來看，空氣凈化器主要分為三種：被動式、主動式和主被動混合式。根據空氣凈化器針對空氣中顆粒物去除技術，主要有機械濾網式、靜電駐極濾網式、高壓靜電集塵、負離子和等離子體法等。（此段內容來源于百度文庫）

光觸媒的使用在中國已有多年的歷史，擁有較好的發展前景。在對各種空氣污染物的凈化上，對甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物的分解上有明顯的作用。

在與傳統除甲醛方式的比較下，光觸媒在除甲醛的過程中并不發生反應，具有持久有效的特點。在當今社會要求環保的前提下，光觸媒除甲醛無疑擁有良好的發展前景。

光觸媒是一種以二氧化鈦為代表的并具有光催化作用的納米材料。光觸媒在紫外線的照射下，會產生類似光合作用的光催化反應，產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，能去除空氣中的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨污染物以及細菌和真菌等。目前它多以家具貼面材料、潔凈燈、空氣凈化器、空調等固定的方式去除有害氣體，作用范圍相當小，甚至僅僅局限在光觸媒網面上。

目前市場上以固定涂抹形式的光觸媒，只能凈化以其為中心的空間區域，無法高效均勻地將室內的甲醛、苯、甲苯等污染物完全凈化。

鑒于此，筆者研發了一種光觸媒除甲醛的空氣凈化器，它能很好地解決上述的問題。

一、空氣凈化器的結構

本空氣凈化器是一種光觸媒除甲醛的空氣凈化器，該光觸媒除甲醛空氣凈化器包括：殼體、風扇紫外光燈、出風口、筒狀進風口、筒狀濾網及光觸媒網、甲醛檢測傳感器、驅動輪、控制裝置，在所述甲醛檢測傳感器檢測的甲醛含量低于設定值時，控制所述驅動輪推動光觸媒除甲醛空氣凈化器運動。

空氣凈化器的主要部件有殼體、設置在所述殼體內的風扇以及紫外光燈以及設置在所述殼體上并與所述風扇連通的出風口;還包括設置在所述出風口下方并與所述風扇連通的筒狀進風口，且所述進風口設置了筒狀濾網及光觸媒網;還包括設置在所述殼體上的甲醛檢測傳感器;設置在所述殼體底部的驅動輪;控制裝置在所述及甲醛檢測傳感器檢測的甲醛含量低于設定值時，控制所述驅動輪推動光觸媒除甲醛空氣凈化器運動。

本空氣凈化器有益效果是：通過設置的驅動輪、控制裝置及傳感器，空氣凈化器可以根據室內空氣的情況，靈活地消除空氣中的甲醛，增強對室內空氣的凈化效果。

二、光觸媒除甲醛

1.光觸媒定義

光觸媒是一種納米級二氧化鈦活性材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光線的作用下，產生強烈催化降解功能，能有效地降解空氣中有毒有害氣體;能有效殺滅多種細菌，抗菌率高達99.99%，并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理，同時還具備除臭、抗污等功能。

2.光觸媒作用原理

如圖1，光觸媒在特定波長（ 388nm）的光照射下，會產生類似植物中葉綠素光合作用的一系列能量轉化過程，把光能轉化為化學能而賦予光觸媒表面很強的氧化能力，可氧化分解各種有機化合物和礦化部分無機物，并具有抗菌的作用。

在光照射下，光觸媒能吸收相當于帶隙能量以下的光能，使其表面發生激勵而產生電子（e-）和空穴（h+）。這些電子和空穴具有很強的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應，產生氫氧根自由基（●0H）和超級陰氧離子（●0），如圖2。這些空穴和氫氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很強的氧化能力，幾乎能將所有構成有機物分子的化學鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學物質、惡臭物質分解或無害化處理，達到凈化空氣、抗污除臭的作用。

3.光觸媒產品優勢

（1）全面性：光觸媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效廣譜的消毒性能，能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理。

（2）持續性：在反應過程中，光觸媒本身不會發生變化和損耗，在光的照射下可以持續不斷地凈化污染物，具有時間持久、持續作用的優點。

（3）安全性：光媒體無毒、無害，對人體安全可靠，最終的反應產物為二氧化碳、水和其他無害物質，不會產生二次污染。

（4）高效性：光觸媒利用取之不盡的太陽能、光能等就能將擴散了的環境污染物在低濃度狀態下清除凈化。（此段內容來源于百度文庫）

4.光觸媒除甲醛原理

凈化原理簡單來說，就是將以納米級的二氧化鈦為代表的具有“光催化劑”功能的光半導體材料涂在基材表面，在紫外線光的作用下產生強烈的催化降解作用，降解空氣中的有毒有害氣體，從而達到去除污染物凈化空氣的目的。從原理上看，光觸媒技術（二氧化鈦）可以在紫外線條件下去除室內污染物這一點備受行業認可。（此段內容來源于百度文庫）

三、空氣凈化器運行控制原理

為了使此空氣凈化器的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實例，對此空氣凈化器進行詳細說明。

請參閱圖3及圖4，圖3是此光觸媒除甲醛空氣凈化器的結構示意圖，圖4是此光觸媒除甲醛空氣凈化器的底部示意圖。

本光觸媒除甲醛空氣凈化器包括殼體、設置在所述殼體內的風扇13以及紫外光燈以及設置在所述殼體上并與所述風扇13連通的出風口4;還包括設置在所述出風口4下方并與所述風扇13連通的筒狀進風口3，且所述進風口3設置了筒狀濾網10及光觸媒網11;還包括設置在所述殼體上的甲醛檢測傳感器6;設置在所述殼體底部的驅動輪5;控制裝置，在所述及甲醛檢測傳感器6檢測的甲醛含量低于設定值時，控制所述驅動輪5推動光觸媒除甲醛空氣凈化器運動。

在上述實例中，通過設置的驅動輪5、控制裝置及傳感器6，空氣凈化器可以根據室內空氣的情況，有效地消除空氣中的甲醛，增強對室內空氣的凈化效果。

如圖3及圖4所示，本實施例提供的空氣凈化器包括一個殼體，殼體內設置了風扇13以及光觸媒除甲醛組件。其中，出風口4、風扇13以及進風口3沿高度依次設置，并且出風口4及進風口3均設置在殼體的側壁上。

此外，為了方便移動空氣凈化器，在殼體的頂部設置了提手1，可以通過提手1將空氣凈化器拎起移動。上述的出風口4設置在殼體頂部周圍處，進風口3設置在出風口4的下部，甲醛檢測傳感器6以及紅外感應探測儀7設置在進風口3的下面。

其中，筒狀濾網10、光觸媒網11設置在進風口4內，同樣采用圓筒型的結構，四周與頂部均為帶有光觸媒的濾網，紫外光燈12設置在上述濾網的中心位置，風扇13設置在出風口與進風口之間的位置。

在移動時，通過驅動輪5進行移動，在驅動輪5具體運動時，通過設置的直流電機9驅動驅動輪5運動。此外，通過蓄電池8給直流電機9供電。在具體安裝時，該蓄電池8應設置在殼體的底座中心位置，兩驅動輪5對稱設置在底座前部兩側位置，兩直流電機9設置在底座位于兩驅動輪5的上方。為了保持空氣凈化器的平衡，還設置了兩個支撐論51，兩個支撐輪51對稱設置在底座的后面兩側。

其中，甲醛檢測傳感器6與紅外感應探測儀7設置在進風口3下方筒狀體周圍，控制裝置設置在底座上，且分別與所述的蓄電池8、甲醛檢測傳感器6、紅外感應探測儀7、控制面板2、風扇13、紫外光燈12以及驅動輪5相連接。

在具體使用時，通過甲醛檢測傳感器6檢測甲醛的含量，當甲醛的含量低于設定值時，控制驅動輪5開始運動，移動空氣凈化器，該驅動輪具有驅動及轉向的功能，通過左右兩個輪子相同與不同的轉速比，控制產品的前進和左右轉向。在移動過程中，甲醛檢測傳感器6實時檢測周圍甲醛氣體的濃度，根據不同的甲醛濃度，給控制電路不同的信號，調整產品的移動速度和風扇的轉速等，完成除甲醛凈化空氣的動作。

此外，殼體上設置了紅外感應探測儀7，在所述驅動輪5推動光觸媒除甲醛空氣凈化器運動時，所述控制裝置根據所述紅外感應探測儀7反饋的探測信號控制所述驅動輪推動光觸媒除甲醛空氣凈化器的運行。具體來說，在移動中遇到障礙物時，紅外感應探測儀7反饋至控制裝置，控制裝置通過控制兩個電機不同的轉速比，實現向左或者向右轉的目的，來調整產品的移動方向，達到自動轉向避開障礙物的目的。

該控制裝置是一種現有技術中常見的控制裝置，且上述控制原理是現有技術中常見的控制原理，在此不再贅述。

此外，為了方便使用者控制，該空氣凈化器還設置了控制面板2。控制面板2設置在殼體上并與控制裝置連接，該控制面板2包括定時啟動、全自動除甲醛模式、原地式除甲醛模式、加強型除甲醛模式、安靜型除甲醛模式，同時在控制面板2上還會顯示當前的空氣質量、剩余電量、凈化空氣的體積等。在具體設置時，控制面板2在殼體的頂部邊緣位置。

四、結論

通過上述描述可以看出，本實施例提供的空氣凈化器具有驅動與轉向、紅外傳感等功能，能自動移動和調節速度，同時在移動的過程中通過光觸媒除甲醛組件完成除甲醛凈化空氣的動作，實現對室內各個位置甲醛的清除，全方位無死角地去除甲醛，改善了以往以固定方式去除甲醛的現狀;而且還可以通過甲醛檢測儀對室內不同位置不同含量的甲醛做不一樣的凈化處理，例如加大（或減小）風扇轉速增強（或減弱）紫外光燈的光照強度位以及降低（或提高）底座的移動速度，必要時可采取原地工作。除此之外，空氣凈化器還能通過控制面板上的定時啟動功能，提前設置好工作時間，大大提高其方便實用的性能。

綜上所述，本空氣凈化器可以監測甲醛含量，同時可高效去除甲醛。在空氣凈化器的基礎上增加監測和去除甲醛的功能，提高產品利用率。在家庭的使用中，省去了每個房間放置炭包、綠植等一系列措施，可以做到新房除甲醛，入住可凈化。

參考文獻：

[1]王麗霞，丁年平，楊冠東，等.多種空氣凈化器對甲醛凈化效果分析[J].中國衛生檢驗雜志，2015（4）.

[2]張言，楊宏偉，王娟.一種空氣凈化器在真實室內環境中的空氣凈化效果研究[J].綠色科技，2016（24）.