一种光触媒除甲醛空气净化器

贾志强 常铭铄 刘靖周 房皓

摘 要：在日常生活中空气净化器已经得到了广泛的应用，但市场上产品太多，所以要掌握更多的技术去研究，制作出成本更低，更受大众青睐的净化产品。各种空气净化技术有力地解决了室内空气污染问题。文章主要讲述光触媒通过设置的驱动轮、控制装置及传感器可以使空气净化器根据室内空气的情况，运动地消除空气中的甲醛，提高对室内空气的净化效果。

关键词：光触媒;新型;空气净化器;甲醛

中图分类号：TU834.8

文章编号：2095-624X（2019）12-0059-02

空气净化器又称空气清洁器、空气清新机、净化器，是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括 PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），有效提高空气清洁度的产品，主要分为家用、商用、工业、楼宇等不同模式的空气净化器。从空气净化器的工作原理来看，空气净化器主要分为三种：被动式、主动式和主被动混合式。根据空气净化器针对空气中颗粒物去除技术，主要有机械滤网式、静电驻极滤网式、高压静电集尘、负离子和等离子体法等。（此段内容来源于百度文库）

光触媒的使用在中国已有多年的历史，拥有较好的发展前景。在对各种空气污染物的净化上，对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物的分解上有明显的作用。

在与传统除甲醛方式的比较下，光触媒在除甲醛的过程中并不发生反应，具有持久有效的特点。在当今社会要求环保的前提下，光触媒除甲醛无疑拥有良好的发展前景。

光触媒是一种以二氧化钛为代表的并具有光催化作用的纳米材料。光触媒在紫外线的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，能去除空气中的甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨污染物以及细菌和真菌等。目前它多以家具贴面材料、洁净灯、空气净化器、空调等固定的方式去除有害气体，作用范围相当小，甚至仅仅局限在光触媒网面上。

目前市场上以固定涂抹形式的光触媒，只能净化以其为中心的空间区域，无法高效均匀地将室内的甲醛、苯、甲苯等污染物完全净化。

鉴于此，笔者研发了一种光触媒除甲醛的空气净化器，它能很好地解决上述的问题。

一、空气净化器的结构

本空气净化器是一种光触媒除甲醛的空气净化器，该光触媒除甲醛空气净化器包括：壳体、风扇紫外光灯、出风口、筒状进风口、筒状滤网及光触媒网、甲醛检测传感器、驱动轮、控制装置，在所述甲醛检测传感器检测的甲醛含量低于设定值时，控制所述驱动轮推动光触媒除甲醛空气净化器运动。

空气净化器的主要部件有壳体、设置在所述壳体内的风扇以及紫外光灯以及设置在所述壳体上并与所述风扇连通的出风口;还包括设置在所述出风口下方并与所述风扇连通的筒状进风口，且所述进风口设置了筒状滤网及光触媒网;还包括设置在所述壳体上的甲醛检测传感器;设置在所述壳体底部的驱动轮;控制装置在所述及甲醛检测传感器检测的甲醛含量低于设定值时，控制所述驱动轮推动光触媒除甲醛空气净化器运动。

本空气净化器有益效果是：通过设置的驱动轮、控制装置及传感器，空气净化器可以根据室内空气的情况，灵活地消除空气中的甲醛，增强对室内空气的净化效果。

二、光触媒除甲醛

1.光触媒定义

光触媒是一种纳米级二氧化钛活性材料，它涂布于基材表面，干燥后形成薄膜，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能，能有效地降解空气中有毒有害气体;能有效杀灭多种细菌，抗菌率高达99.99%，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，同时还具备除臭、抗污等功能。

2.光触媒作用原理

如图1，光触媒在特定波长（ 388nm）的光照射下，会产生类似植物中叶绿素光合作用的一系列能量转化过程，把光能转化为化学能而赋予光触媒表面很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物和矿化部分无機物，并具有抗菌的作用。

在光照射下，光触媒能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生电子（e-）和空穴（h+）。这些电子和空穴具有很强的还原和氧化能力，能与水或容存的氧反应，产生氢氧根自由基（●0H）和超级阴氧离子（●0），如图2。这些空穴和氢氧根自由基的氧化能大于120kcal/mol，具有很强的氧化能力，几乎能将所有构成有机物分子的化学键切断分解。因此可以将各种有害化学物质、恶臭物质分解或无害化处理，达到净化空气、抗污除臭的作用。

3.光触媒产品优势

（1）全面性：光触媒可以有效地降解甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨、TVOC等污染物，并具有高效广谱的消毒性能，能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。

（2）持续性：在反应过程中，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断地净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。

（3）安全性：光媒体无毒、无害，对人体安全可靠，最终的反应产物为二氧化碳、水和其他无害物质，不会产生二次污染。

（4）高效性：光触媒利用取之不尽的太阳能、光能等就能将扩散了的环境污染物在低浓度状态下清除净化。（此段内容来源于百度文库）

4.光触媒除甲醛原理

净化原理简单来说，就是将以纳米级的二氧化钛为代表的具有“光催化剂”功能的光半导体材料涂在基材表面，在紫外线光的作用下产生强烈的催化降解作用，降解空气中的有毒有害气体，从而达到去除污染物净化空气的目的。从原理上看，光触媒技术（二氧化钛）可以在紫外线条件下去除室内污染物这一点备受行业认可。（此段内容来源于百度文库）

三、空气净化器运行控制原理

为了使此空气净化器的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对此空气净化器进行详细说明。

请参阅图3及图4，图3是此光触媒除甲醛空气净化器的结构示意图，图4是此光触媒除甲醛空气净化器的底部示意图。

本光触媒除甲醛空气净化器包括壳体、设置在所述壳体内的风扇13以及紫外光灯以及设置在所述壳体上并与所述风扇13连通的出风口4;还包括设置在所述出风口4下方并与所述风扇13连通的筒状进风口3，且所述进风口3设置了筒状滤网10及光触媒网11;还包括设置在所述壳体上的甲醛检测传感器6;设置在所述壳体底部的驱动轮5;控制装置，在所述及甲醛检测传感器6检测的甲醛含量低于设定值时，控制所述驱动轮5推动光触媒除甲醛空气净化器运动。

在上述实例中，通过设置的驱动轮5、控制装置及传感器6，空气净化器可以根据室内空气的情况，有效地消除空气中的甲醛，增强对室内空气的净化效果。

如图3及图4所示，本实施例提供的空气净化器包括一个壳体，壳体内设置了风扇13以及光触媒除甲醛组件。其中，出风口4、风扇13以及进风口3沿高度依次设置，并且出风口4及进风口3均设置在壳体的侧壁上。

此外，为了方便移动空气净化器，在壳体的顶部设置了提手1，可以通过提手1将空气净化器拎起移动。上述的出风口4设置在壳体顶部周围处，进风口3设置在出风口4的下部，甲醛检测传感器6以及红外感应探测仪7设置在进风口3的下面。

其中，筒状滤网10、光触媒网11设置在进风口4内，同样采用圆筒型的结构，四周与顶部均为带有光触媒的滤网，紫外光灯12设置在上述滤网的中心位置，风扇13设置在出风口与进风口之间的位置。

在移动时，通过驱动轮5进行移动，在驱动轮5具体运动时，通过设置的直流电机9驱动驱动轮5运动。此外，通过蓄电池8给直流电机9供电。在具体安装时，该蓄电池8应设置在壳体的底座中心位置，两驱动轮5对称设置在底座前部两侧位置，两直流电机9设置在底座位于两驱动轮5的上方。为了保持空气净化器的平衡，还设置了两个支撑论51，两个支撑轮51对称设置在底座的后面两侧。

其中，甲醛检测传感器6与红外感应探测仪7设置在进风口3下方筒状体周围，控制装置设置在底座上，且分别与所述的蓄电池8、甲醛检测传感器6、红外感应探测仪7、控制面板2、风扇13、紫外光灯12以及驱动轮5相连接。

在具体使用时，通过甲醛检测传感器6检测甲醛的含量，当甲醛的含量低于设定值时，控制驱动轮5开始运动，移动空气净化器，该驱动轮具有驱动及转向的功能，通过左右两个轮子相同与不同的转速比，控制产品的前进和左右转向。在移动过程中，甲醛检测传感器6实时检测周围甲醛气体的浓度，根据不同的甲醛浓度，给控制电路不同的信号，调整产品的移动速度和风扇的转速等，完成除甲醛净化空气的动作。

此外，壳体上设置了红外感应探测仪7，在所述驱动轮5推动光触媒除甲醛空气净化器运动时，所述控制装置根据所述红外感应探测仪7反馈的探测信号控制所述驱动轮推动光触媒除甲醛空气净化器的运行。具体来说，在移动中遇到障碍物时，红外感应探测仪7反馈至控制装置，控制装置通过控制两个电机不同的转速比，实现向左或者向右转的目的，来调整产品的移动方向，达到自动转向避开障碍物的目的。

该控制装置是一种现有技术中常见的控制装置，且上述控制原理是现有技术中常见的控制原理，在此不再赘述。

此外，为了方便使用者控制，该空气净化器还设置了控制面板2。控制面板2设置在壳体上并与控制装置连接，该控制面板2包括定时启动、全自动除甲醛模式、原地式除甲醛模式、加强型除甲醛模式、安静型除甲醛模式，同时在控制面板2上还会显示当前的空气质量、剩余电量、净化空气的体积等。在具体设置时，控制面板2在壳体的顶部边缘位置。

四、结论

通过上述描述可以看出，本实施例提供的空气净化器具有驱动与转向、红外传感等功能，能自动移动和调节速度，同时在移动的过程中通过光触媒除甲醛组件完成除甲醛净化空气的动作，实现对室内各个位置甲醛的清除，全方位无死角地去除甲醛，改善了以往以固定方式去除甲醛的现状;而且还可以通过甲醛检测仪对室内不同位置不同含量的甲醛做不一样的净化处理，例如加大（或减小）风扇转速增强（或减弱）紫外光灯的光照強度位以及降低（或提高）底座的移动速度，必要时可采取原地工作。除此之外，空气净化器还能通过控制面板上的定时启动功能，提前设置好工作时间，大大提高其方便实用的性能。

综上所述，本空气净化器可以监测甲醛含量，同时可高效去除甲醛。在空气净化器的基础上增加监测和去除甲醛的功能，提高产品利用率。在家庭的使用中，省去了每个房间放置炭包、绿植等一系列措施，可以做到新房除甲醛，入住可净化。

参考文献：

[1]王丽霞，丁年平，杨冠东，等.多种空气净化器对甲醛净化效果分析[J].中国卫生检验杂志，2015（4）.

[2]张言，杨宏伟，王娟.一种空气净化器在真实室内环境中的空气净化效果研究[J].绿色科技，2016（24）.