一种光催化消毒反应器及其空气净化装置
阅读说明：本技术 一种光催化消毒反应器及其空气净化装置 (Photocatalytic disinfection reactor and air purification device thereof ) 是由 刘伟 胡文娜 于 2021-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种光催化消毒反应器及其空气净化装置,包括供气芯管,所述供气芯管轴心处开设有供气道,所述供气芯管外设置有环形膨胀气囊,所述供气道与环形膨胀气囊内部通过供气芯管上开设的充气孔连通,所述环形膨胀气囊外侧环形阵列式设置有钛镍合金催化丝,所述钛镍合金催化丝上镀有纳米级二氧化钛涂层,所述消毒筒体的一侧固定安装有连接环,所述供气芯管固定安装在连接环的轴心处；本发明通过将纳米二氧化钛涂镀在丝状钛镍合金表面,使得钛镍合金催化丝的形态可进行调节,通过该种可调状态,在其中设置了紫外线灯管,从而提高了光转化效率,同时在不同催化模式下,使得该装置能够根据环境状况进行针对性催化调节。(The invention provides a photocatalytic disinfection reactor and an air purification device thereof, and the photocatalytic disinfection reactor comprises an air supply core pipe, wherein an air supply channel is arranged at the axis of the air supply core pipe, an annular expansion air bag is arranged outside the air supply core pipe, the air supply channel is communicated with the inside of the annular expansion air bag through an inflation hole arranged on the air supply core pipe, titanium-nickel alloy catalytic wires are arranged outside the annular expansion air bag in an annular array manner, the titanium-nickel alloy catalytic wires are plated with a nano-scale titanium dioxide coating, a connecting ring is fixedly arranged on one side of a disinfection cylinder body, and the air supply core pipe is fixedly arranged at the axis of the connecting ring; according to the invention, the nanometer titanium dioxide is coated on the surface of the filamentous titanium-nickel alloy, so that the form of the titanium-nickel alloy catalytic wire can be adjusted, and the ultraviolet lamp tube is arranged in the titanium-nickel alloy catalytic wire through the adjustable state, so that the light conversion efficiency is improved, and meanwhile, the device can be subjected to targeted catalytic adjustment according to the environmental conditions in different catalytic modes.)
技术领域
本发明涉及空气净化装置技术领域，具体为一种光催化消毒反应器及其空气净化装置。
背景技术
环境污染已成为阻碍人类社会继续进步的一大难题，世界各国都在大力的控制环境污染，研究发现半导体光催化反应能在常温下利用光能氧化分解有机物，是治理各种有机污染物的重要方法，简称光催化反应；
光催化反应的降解原理是：当半导体光催化剂受到能量大于禁带宽度的光照射时，其价带上的电子受到激发，跃过禁带进入导带，在价带留下带正电的空穴，光生空穴具有强氧化性，光生电子具有强还原性，二者可形成氧化还原体系，这些活性物质把吸附在催化剂表面上的有机污染物降解为CO2和H2O等，现有技术中已经出现了利用纳米二氧化钛涂层在紫外光催化条件下将空气进行净化的装置，但现有技术的光催化反应存在以下的弊端：
1、光催化效率低：实验发现二氧化钛对太阳光能量利用率仅为3％，只能吸收太阳光中的紫外光，而光催化反应仅仅能够对紫外光直接照射的部分，且有机污染物与二氧化钛涂层直接接触后才能进行有机污染物降解反应，因此现有技术中虽然通过紫外线照射，但照射部分仅仅为直接面对紫外光一侧，因此未被照射的部分无法完成光催化反应，制约了光催化的效率；
2、涂镀载体固定：现有技术中的纳米二氧化钛通常涂镀在形状固定的网状结构表面，形状固定的网状结构一方面影响了后方正常的光催化反应，一方面无法根据环境质量进行适应性调节。
例如现有技术中申请号为“CN201810890213.4”的一种光催化水过滤式空气净化器采用光催化弯曲锥体阵列，巧妙地应用液体表面张力，利用疏水表面结构易于吸附气泡、锥度结构控制气泡输运方向的新颖原理研制了新型的水过滤式光催化空气净化器，上述装置有效结合了光催化和水过滤技术，具有无滤网无耗材、净化安全彻底、噪音低及不易发霉等优点。取代了传统净化器中的滤网，没有需要经常更换的耗材，从而节约了使用成本，同时借助纳米光催化材料的优势，通过光催化反应分解空气中的有机污染物，具有净化彻底、无二次污染、寿命长等特点，该装置即同时符合上述两个弊端，即光转化率低且形态固定。
因此本发明的目的在于克服上述缺陷，设计一种涂镀载体可调且光催化效率高的光催化消毒反应器及其空气净化装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化消毒反应器及其空气净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光催化消毒反应器，包括供气芯管，所述供气芯管轴心处开设有供气道，所述供气芯管外设置有环形膨胀气囊，所述供气道与环形膨胀气囊内部通过供气芯管上开设的充气孔连通，所述环形膨胀气囊外侧环形阵列式设置有钛镍合金催化丝，所述钛镍合金催化丝上镀有纳米级二氧化钛涂层，所述钛镍合金催化丝远离环形膨胀气囊一侧均连接在中空紫外灯管的内侧壁上，所述环形膨胀气囊通过供气道的充放气进行膨胀和收缩，所述环形膨胀气囊移动带动钛镍合金催化丝弯曲或伸直，所述中空紫外灯管固定安装在消毒筒体内部，所述消毒筒体两端用于气流的单向流入或流出，所述消毒筒体的一侧固定安装有连接环，所述供气芯管固定安装在连接环的轴心处；
所述环形膨胀气囊两侧的供气芯管上均固定安装有伸缩套管，所述伸缩套管内部为中空结构，所述伸缩套管通过充气孔与供气芯管的供气道连通，两侧的所述伸缩套管上环形阵列式设置有与其内部贯通的N个伸缩缸体，所述伸缩缸体内均活动设置有伸缩活塞，所述伸缩活塞远离供气芯管轴心处一侧均通过伸缩杆体与紫外灯管座固定连接，两侧的所述紫外灯管座数量一致且一一对应，一一对应的两侧所述紫外灯管座上均连于同一紫外灯管，所述紫外灯管座通过外接电源供电。
优选的，所述消毒筒体的气流单向流入端由前往后依次设置有鼓风扇叶、格栅滤网和活性炭滤网，所述鼓风扇叶由消毒筒体内固定安装的鼓风电机驱动，所述鼓风电机通过外接电源驱动。
优选的，所述伸缩缸体的设置数量N≥4。
优选的，所述伸缩缸体远离供气芯管一侧均固定安装有伸缩辅助环，所述伸缩辅助环底部均设置有触发开关，所述触发开关均与供气芯管内设置的导电线电性连接，所述伸缩活塞上部固定安装有与触发开关活动连接的配合弹片，所述配合弹片通过伸缩活塞及伸缩杆体内部设置的导线与紫外灯管座电性连接，所述伸缩辅助环和伸缩活塞之间固定连接有牵引弹簧。
优选的，所述供气芯管的供气道通过软管与充气泵连通，所述充气泵固定安装在消毒筒体内。
一种空气净化装置，包括用于净化的消毒反应器，该消毒反应器采用上述的光催化消毒反应器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过将纳米二氧化钛涂镀在丝状钛镍合金表面，同时利用环形膨胀气囊对涂镀载体进行伸缩牵引，从而改变钛镍合金催化丝的形态，在不同催化模式下，气体通过钛镍合金催化丝的阻力不同，进而使得该装置能够根据环境状况进行针对性催化调节；
2、本发明由于形态可变式钛镍合金催化丝的设置，从而能够在钛镍合金催化丝之间设置紫外线灯管，克服了现有技术中固定式设置的网状结构对紫外线的遮挡，有效提高了光催化反应的光转化效率。
本发明通过将纳米二氧化钛涂镀在丝状钛镍合金表面，使得钛镍合金催化丝的形态可进行调节，通过该种可调状态，在其中设置了紫外线灯管，从而提高了光转化效率，同时在不同催化模式下，使得该装置能够根据环境状况进行针对性催化调节。
附图说明
图1为本发明的整体拆卸结构立体示意图；
图2为本发明的供气芯管连接结构立体示意图；
图3为本发明的紫外灯管座连接结构示意图；
图4为本发明的A区域放大结构示意图；
图5为本发明的环形膨胀气囊膨胀过程状态示意图；
图6为本发明的环形膨胀气囊收缩过程状态示意图；
图7为本发明的环形膨胀气囊安装结构示意图。
图中：1供气芯管、2供气道、3环形膨胀气囊、4充气孔、5钛镍合金催化丝、6中空紫外灯管、7消毒筒体、8连接环、9伸缩套管、10伸缩缸体、11伸缩活塞、12伸缩杆体、13紫外灯管座、14紫外灯管、15鼓风扇叶、16格栅滤网、17活性炭滤网、18伸缩辅助环、19触发开关、20导电线、21配合弹片、22充气泵、23牵引弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：
一种光催化消毒反应器，包括供气芯管1，供气芯管1轴心处开设有供气道2，供气芯管1外设置有环形膨胀气囊3，供气道2与环形膨胀气囊3内部通过供气芯管1上开设的充气孔4连通，环形膨胀气囊3外侧环形阵列式设置有钛镍合金催化丝5，钛镍合金催化丝5上镀有纳米级二氧化钛涂层，钛镍合金催化丝5远离环形膨胀气囊3一侧均连接在中空紫外灯管6的内侧壁上，环形膨胀气囊3通过供气道2的充放气进行膨胀和收缩，环形膨胀气囊3移动带动钛镍合金催化丝5弯曲或伸直，中空紫外灯管6固定安装在消毒筒体7内部，消毒筒体7两端用于气流的单向流入或流出，消毒筒体7的一侧固定安装有连接环8，供气芯管1固定安装在连接环8的轴心处；
环形膨胀气囊3由于其自身具有一定的收缩性，当外部无气压注入时，环形膨胀气囊3在其自身弹力作用下处于收缩状态，此时环形膨胀气囊3与中空紫外灯管6的距离最远，此时二者连接的钛镍合金催化丝5处于舒张状态，同时由于环形膨胀气囊3的收缩，气体可通过的体积增大，此时钛镍合金催化丝5对气体的阻力最小，由于现有的空气净化装置通常设置有检测空气中污染物的装置，因此本发明的充气泵22可通过PLC电路与空气检测装置电性连接，当检测到空气污染较小时，可通过内置的PLC电路自动控制充气泵22关闭，在该状态下，气体得以快速通过钛镍合金催化丝5形成的光催化区，进而提高了气体的循环效率，而当通过充气泵22向供气道2内供气时，气体通过充气孔4进入环形膨胀气囊3内部，此时环形膨胀气囊3膨胀，对应导致钛镍合金催化丝5弯折，进而增大了钛镍合金催化丝5的分布密度，从而导致钛镍合金催化丝5对气体的阻力增大，气体通过钛镍合金催化丝5时，接触到钛镍合金催化丝5的概率大大提高，进而在降低气体流速的同时，提高了气体接触钛镍合金催化丝5的概率，结合紫外灯管14的照射，能大大提高光催化效率，进而提高净化能力，该种工作模式同样可以与空气检测装置进行结合使用，此外，两种工作模式也可通过手动进行转换，由于环形膨胀气囊3在膨胀过程中的连续性，因此环形膨胀气囊3可通过鼓入不同量的气体从而实现多膨胀状态；
环形膨胀气囊3两侧的供气芯管1上均固定安装有伸缩套管9，伸缩套管9内部为中空结构，伸缩套管9通过充气孔4与供气芯管1的供气道连通，两侧的伸缩套管9上环形阵列式设置有与其内部贯通的N个伸缩缸体10，伸缩缸体10内均活动设置有伸缩活塞11，伸缩活塞11远离供气芯管1轴心处一侧均通过伸缩杆体12与紫外灯管座13固定连接，两侧的紫外灯管座13数量一致且一一对应，一一对应的两侧紫外灯管座13上均连于同一紫外灯管14，紫外灯管座13通过外接电源供电。
当供气芯管1内部的供气道2冲入气体后，气体同样经充气孔4进入两侧的伸缩套管9内部，气压增大导致伸缩活塞11在伸缩缸体10内部向远离供气芯管1一侧进行移动，此时伸缩杆体12连同紫外灯管座13同步向外伸缩，进而带动紫外灯管14伸缩，利用紫外灯管14伸缩从而使得在环形膨胀气囊3膨胀的过程中，紫外灯管14依然能够对中空紫外灯管6难以照射的内部进行紫外光照射，并根据环形膨胀气囊3膨胀的大小进行对应的距离调节，保证紫外灯管14的照射效果。
作为一个优选，消毒筒体7的气流单向流入端由前往后依次设置有鼓风扇叶15、格栅滤网16和活性炭滤网17，鼓风扇叶15由消毒筒体7内固定安装的鼓风电机驱动，鼓风电机通过外接电源驱动，通过鼓风扇叶15向消毒筒体7内部进行空气的鼓入，利用格栅滤网16将大颗粒污染物进行吸附，通过活性炭滤网17进行气体污染物的一次吸附，从而降低后端光催化消毒的负担。
作为一个优选，伸缩缸体的设置数量N≥4。
作为一个优选，伸缩缸体10远离供气芯管1一侧均固定安装有伸缩辅助环18，伸缩辅助环18底部均设置有触发开关19，触发开关19均与供气芯管1内设置的导电线20电性连接，伸缩活塞11上部固定安装有与触发开关19活动连接的配合弹片21，配合弹片21通过伸缩活塞11及伸缩杆体12内部设置的导线与紫外灯管座13电性连接，伸缩辅助环18和伸缩活塞11之间固定连接有牵引弹簧23，在该实施例中，随着伸缩活塞11的移动，触发开关19与配合弹片21进行接触，从而自动为紫外灯管14进行供电，由于配合弹片21的可伸缩性，从而使得伸缩活塞11在移动到不同位置时，配合弹片21均能与触发开关19保持弹性接触，进而在污染较小时，智能关闭紫外灯管14而依靠中空紫外灯管6产生的紫外线进行光催化，由于当环形膨胀气囊3未膨胀时，钛镍合金催化丝5之间的间距较为稀疏，此时中空紫外灯管6能起到较好的光催化效果，当环形膨胀气囊3膨胀后，钛镍合金催化丝5弯曲而导致内部分布密度增大，此时则需要依靠中空紫外灯管6进行光催化，通过该种智能调节方式，降低了能源的消耗。
作为一个优选，供气芯管1的供气道2通过软管与充气泵22连通，充气泵22固定安装在消毒筒体7内，通过充气泵22向供气道2内部供气。
一种空气净化装置，包括用于净化的消毒反应器，该消毒反应器采用上述的光催化消毒反应器。
工作原理：通过打开装置的电源开关，从而使该装置处于空气净化模式，此时，鼓风扇叶15转动将气体鼓入消毒筒体7内部，气体在接触钛镍合金催化丝5之前先经过格栅滤网16和活性炭滤网17，从而将大颗粒污染物和气体污染物进行一次吸附，一次净化后的气体与钛镍合金催化丝5进行接触，在紫外线的照射下实现光催化，同时，利用环形膨胀气囊3的膨胀和收缩使得钛镍合金催化丝5弯曲或拉直，在弯曲状态下，钛镍合金催化丝5对气体的阻力增大，气体通过钛镍合金催化丝5时，接触到钛镍合金催化丝5的概率大大提高，进而在降低气体流速的同时，提高了气体接触钛镍合金催化丝5的概率，结合紫外灯管14的照射，能大大提高光催化效率，在拉直状态下，钛镍合金催化丝5对气体的阻力最小，气体得以快速通过钛镍合金催化丝5形成的光催化区，进而提高了气体的循环效率，上述净化模式可手动调节或根据空气检测装置的反馈进行智能化调节。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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