專利名稱：一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲醛凈化系統(tǒng)及甲醛凈化裝置，尤其涉及一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置。
背景技術(shù)：
目前，我國新建住宅數(shù)量迅速增加，由室內(nèi)裝修裝飾和新購家具所造成的揮發(fā)性有機(jī)污染物的超標(biāo)問題日益嚴(yán)重。其中，甲醛已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌物和致畸物， 是室內(nèi)空氣的主要污染物。為清除室內(nèi)空氣污染物，各種各樣的空氣凈化產(chǎn)品相繼問世。 目前，治理甲醛污染的方法可分為通風(fēng)換氣凈化方法、物理吸附法、化學(xué)吸收法、空氣負(fù)離子技術(shù)、植物吸收凈化方法和光催化技術(shù)等，但每種方法都存在一定的弊端，比如物理吸附法受吸附劑吸附容量的限制，并存在吸附劑失活的問題。負(fù)離子技術(shù)對(duì)設(shè)備要求高，且易發(fā)生二次飛揚(yáng)。綠色植物吸收只能是污染較輕的情況下，并且效率低，需要長時(shí)間的作用。現(xiàn)有的光催化技術(shù)，特別是使用納米T^2作為光催化劑，幾乎能將所有的污染物氧化為無害物，而且不會(huì)造成二次污染，但是光催化技術(shù)也存在如下問題
如《浙江建筑》第27卷第6期第64頁于2010年6月發(fā)表的文章《納米TW2光催化降解空氣中甲醛的研究》和《化學(xué)工程與裝備》2010年第3期19頁于2010年3月發(fā)表的文章《Ti&光催化空氣凈化研究》中介紹，目前采用TW2催化的方法中，TW2 —般被涂敷在玻璃或網(wǎng)狀、球狀物體上進(jìn)行催化，氣體與TW2催化膜接觸面積小，由于玻璃對(duì)紫外光具有較強(qiáng)的吸收效果，只有小部分直接照射在TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光透過催化膜層或散射掉或被玻璃吸收掉而沒有得到有效利用，導(dǎo)致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率較低。公開號(hào)為C擬660370的《甲醛凈化加濕器》發(fā)明專利公開了一種甲醛凈化加濕器， 具有一底座，底座與一箱體相連接，所述箱體的一端設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，另一端設(shè)有出風(fēng)口，所述進(jìn)風(fēng)口至出風(fēng)口之間依序設(shè)有物理凈化動(dòng)力區(qū)，溶液存儲(chǔ)區(qū)和甲醛凈化區(qū)，其中所述物理凈化動(dòng)力區(qū)包括設(shè)置在箱體進(jìn)風(fēng)口處的物理凈化裝置。公開的發(fā)明采用的是物理凈化裝置，同樣存在受吸附劑吸附容量的限制和吸附劑失活的問題。在公知的微結(jié)構(gòu)光纖領(lǐng)域，微結(jié)構(gòu)光纖多用于非線性光學(xué)、高功率光纖激光器、醫(yī)學(xué)科學(xué)和遠(yuǎn)程通信等領(lǐng)域。如圖1所示，微結(jié)構(gòu)光纖由聚甲基丙烯酸甲酯(PMM/02制成，單根微結(jié)構(gòu)光纖就具有數(shù)百個(gè)微通道1。微結(jié)構(gòu)光纖的結(jié)構(gòu)在《光通信技術(shù)》2006年第1期 61頁發(fā)表的文章《微結(jié)構(gòu)光纖的制備及其技術(shù)進(jìn)展》和《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》2008年第 2期第43頁發(fā)表的文章《光子晶體光纖的現(xiàn)狀和發(fā)展》等文章中均有記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)及微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置， 能夠高效率地凈化空氣中的甲醛，同時(shí)避免二次污染。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，包括進(jìn)氣箱體、出氣箱體和連接進(jìn)氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，進(jìn)氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置。所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。所述的凈化裝置外部設(shè)置有金屬管壁。所述的金屬管壁由銀或鋁制成。所述的進(jìn)氣箱體側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道和吸氣風(fēng)扇。所述的出氣箱體側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)排氣通道和排氣風(fēng)扇。一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，由一根或多根修飾有陣列化微通道TiA催化膜結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，凈化裝置的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置。所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。所述的凈化裝置外部設(shè)置有金屬管壁。所述的金屬管壁由銀或鋁制成。本發(fā)明通過化學(xué)方法在微結(jié)構(gòu)光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TW2催化膜， 形成陣列化TiO2薄膜光波導(dǎo)，極大地增加了催化面積和紫外光利用率，使空氣中的甲醛分子與TiO2催化膜接觸并發(fā)生催化的機(jī)率極大提高，有效地增強(qiáng)了整個(gè)凈化裝置的凈化效率，對(duì)甲醛凈化的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的平面催化膜，同時(shí)避免二次污染。


圖1為微結(jié)構(gòu)光纖的端面局部示意圖； 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖3為修飾有陣列化微通道T^2催化膜的微結(jié)構(gòu)光纖端面局部示意圖； 圖4為光線在修飾有陣列化微通道T^2催化膜的微結(jié)構(gòu)光纖單個(gè)微通道內(nèi)傳輸路徑示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖2和圖3所示，本發(fā)明包括進(jìn)氣箱體3、出氣箱體4和連接進(jìn)氣箱體3與出氣箱體4的凈化裝置5。進(jìn)氣箱體3側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道6和吸氣風(fēng)扇7，出氣箱體4側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)排氣通道8和排氣風(fēng)扇9。凈化裝置5由一根或多根修飾有陣列化微通道T^2催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，凈化裝置5的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置10，紫外光發(fā)射裝置10可采用紫外LED光源，凈化裝置5外部設(shè)置有采用銀或鋁制成的金屬管壁11。本發(fā)明在工作過程中，將環(huán)境中含有甲醛分子的空氣在吸氣風(fēng)扇7的作用下從進(jìn)氣通道6吸入進(jìn)氣箱體3，再通過凈化裝置5，凈化裝置5中微結(jié)構(gòu)光纖上所修飾的陣列化微通道TW2催化膜12在紫外光發(fā)射裝置10所發(fā)紫外光下與甲醛分子進(jìn)行催化反應(yīng)，然后凈化后的氣體再進(jìn)入右邊的出氣箱體4，在排氣風(fēng)扇9的作用下，從出氣箱體4 側(cè)面上的排氣通道8排出，完成整個(gè)凈化過程。現(xiàn)有技術(shù)中，TiO2 一般被涂敷在玻璃或網(wǎng)狀、球狀物體上進(jìn)行催化，氣體與TiO2 催化膜12接觸面積小，且由于玻璃對(duì)紫外光具有較強(qiáng)的吸收效果，只有小部分直接照射在 TiO2催化膜上的紫外光能得以利用，大部分紫外光因?yàn)橥高^膜層后被散射掉或被玻璃吸收掉而沒有得到有效利用，導(dǎo)致紫外光利用率低下，作用效果不好，催化效率較低。在公知的微結(jié)構(gòu)光纖領(lǐng)域，微結(jié)構(gòu)光纖多用于非線性光學(xué)、高功率光纖激光器、醫(yī)學(xué)科學(xué)和遠(yuǎn)程通信等領(lǐng)域，而本發(fā)明首次將微結(jié)構(gòu)光纖用于氣體催化領(lǐng)域，通過化學(xué)方法在微結(jié)構(gòu)光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TW2催化膜12，修飾有陣列化微通道TW2催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖具有如下兩個(gè)突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步
1.修飾有陣列化微通道TiA催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖極大地增加了催化面積；
2.修飾有陣列化微通道TiO2催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖極大地提高了紫外光利用率。
在本實(shí)施例中，凈化裝置5由7根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖組成光纖束，每一根微結(jié)構(gòu)光纖均具有547個(gè)微通道1，外徑為2. 5cm,每個(gè)微通道1直徑為0. 54mm。7根長度為15cm的微結(jié)構(gòu)光纖具有的TW2催化膜12面積達(dá)到0. 97 Hl2，接近于1 m2，極大地增加了催化面積。當(dāng)含有有害甲醛分子的氣體通過微通道1時(shí)，甲醛分子與 TiO2催化膜12接觸并發(fā)生催化的機(jī)率大大提高，有效地增強(qiáng)整個(gè)凈化裝置5的凈化效率， 對(duì)甲醛凈化的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的平面催化膜。 如圖4所示，光線在修飾有陣列化微通道T^2催化膜12的微結(jié)構(gòu)光纖單個(gè)微通道 1內(nèi)傳輸則可有效地提高紫外光利用率。微結(jié)構(gòu)光纖由聚甲基丙烯酸甲酯(PMM/02制成，其折射率為1. 49, TiO2催化膜12的折射率約為1. 9，空氣折射率為1. 0。由紫外LED光源發(fā)出的紫外光，一部分直接射入TW2催化膜12，因TW2催化膜12的折射率高于周圍的PMMA2折射率和空氣折射率，所以，部分滿足全反射條件的紫外光將在TiO2催化膜12中穩(wěn)定地沿著 TiO2催化膜12向前傳輸，不斷地進(jìn)行催化，此時(shí)，TiO2催化膜實(shí)質(zhì)為薄膜光波導(dǎo)；此外，紫外LED光源發(fā)射的紫外光還有一部分直接射入PMMA2，在PMMA2光纖中進(jìn)行傳輸，因?yàn)門W2 催化膜12的折射率大于PMMA2的折射率，所以當(dāng)紫外光傳輸?shù)絇MMA2與T^2催化膜12的介面上后，將有一部分紫外光折射進(jìn)入TW2催化膜12中進(jìn)行傳輸。因此，大部分的紫外光光能在TiO2催化膜12中進(jìn)行穩(wěn)定傳輸。在整個(gè)凈化裝置中，每一根微結(jié)構(gòu)光纖都相當(dāng)于具有547根圓柱形TW2催化膜12光波導(dǎo)，這種陣列化的TW2催化膜12光波導(dǎo)能夠很好地傳輸紫外光，在傳輸過程中實(shí)現(xiàn)紫外光、TiO2和甲醛分子的催化。針對(duì)部分紫外光通過折射離開PMMA2光纖進(jìn)入空氣的現(xiàn)象，本發(fā)明在凈化裝置外部設(shè)置的采用銀或鋁制成的金屬管壁11具有反射作用，能將從凈化裝置5內(nèi)部折射出的紫外光反射回凈化裝置5內(nèi)部，避免對(duì)人體造成傷害，同時(shí)提高紫外光利用率。
權(quán)利要求
1.一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于包括進(jìn)氣箱體、出氣箱體和連接進(jìn)氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，進(jìn)氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的凈化裝置外部設(shè)置有金屬管壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的金屬管壁由銀或鋁制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的進(jìn)氣箱體側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣通道和吸氣風(fēng)扇。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的出氣箱體側(cè)面設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)排氣通道和排氣風(fēng)扇。
7.一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，其特征在于由一根或多根修飾有陣列化微通道 TiO2催化膜結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，凈化裝置的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的紫外光發(fā)射裝置為紫外LED光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的凈化裝置外部設(shè)置有金屬管壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化裝置，其特征在于所述的金屬管壁由銀或鋁制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微結(jié)構(gòu)光纖甲醛凈化系統(tǒng)，包括進(jìn)氣箱體、出氣箱體和連接進(jìn)氣箱體與出氣箱體的凈化裝置，所述凈化裝置由一根或多根修飾有陣列化微通道TiO2催化膜結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)光纖構(gòu)成，進(jìn)氣箱體和出氣箱體內(nèi)凈化裝置的兩個(gè)端面前方設(shè)置有紫外光發(fā)射裝置。本發(fā)明通過化學(xué)方法在微結(jié)構(gòu)光纖的內(nèi)部通道上修飾陣列化微通道TiO2催化膜，形成陣列化TiO2薄膜光波導(dǎo)，極大地增加了催化面積和紫外光利用率，使空氣中的甲醛分子與TiO2催化膜接觸并發(fā)生催化的機(jī)率大大提高，有效地增強(qiáng)整個(gè)凈化裝置的凈化效率，對(duì)甲醛凈化的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的平面催化膜，同時(shí)避免二次污染。
文檔編號(hào)B01D53/88GK102407074SQ201110402448
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者劉丙國, 宗海濤, 李立新, 汪艦, 王勤, 賀春元, 趙玉環(huán) 申請人:河南理工大學(xué)