箱式光催化空气净化装置技术领域
本发明属于空气净化技术领域，具体地说，涉及利用光催化反应与活性炭纤维吸附结合
对空气中的有害物质高效净化的光催化空气净化装置。
背景技术
随着工业的不断发展，越来越多的污染物被排放到大气中，造成了大气污染。空气质量
的好坏与人体健康息息相关，越来越多的专家参与到改善空气质量的研究中，多种空气净化
装备被研究出来以改善空气环境，提高人们的生活品质。活性炭吸附技术、臭氧净化技术、
负离子除尘技术、高压静电技术和光催化技术被应用到空气净化装置的设计中，其中光催化
因为具有高效低耗、无毒无害、消灭细菌等优势而被广泛研究。
光催化空气净化技术基于半导体理论，其催化降解污染物的原理为：在光源照射下，光
催化材料吸收的光子能量大于或等于其禁带宽度时，会产生空穴一电子对，当空穴一电子对
移动到催化剂表面时，与吸附在催化剂表面的有害气体分子发生氧化还原反应，最终生成无
毒无害的水和二氧化碳等物质。经专利检索发现，空气净化净化技术的专利有：
中国专利号1288755A，名称为：多层结构的光催化空气净化网及其制备方法。该专利中
采用网状结构设计，并未安装箱式外壳，使得该发明不具有密闭性，且使其在实际使用中不
易搬运与安装。内部结构为多层结构，使空气通过阻力增大，耗能高，净化效率低。
中国专利号103551032A，名称为：立体式光催化空气净化器。该专利采用封闭式结构，
封闭的外壳为方形，外观不美观，封闭的外壳没有设置可拆卸的前盖，安装后拆换内部零件
不易。内部结构为多层平行的板状结构，使空气阻力变大。
中国专利号1533830A，名称为：光催化净化空气的装置及方法。该专利中的过滤材料为
多孔陶瓷、金属网及玻璃纤维，对颗粒物有过滤效果，但是对于挥发性有机物的吸附效果很
弱，在光催化反应中产生的副产物会排到环境中，造成二次污染，在室内环境如实验室、地
铁、工厂等封闭室内环境使用时有二次污染物存在对人体健康产生危害的风险。
中国专利号1775294A，名称为：空气净化部件及空气净化单元。该专利运用了磷灰石与
光催化剂相结合，可以有效吸附病毒与细菌，但未加入紫外光源，使光催化效率低下，无法
有效地处理空气中的挥发性有机物。
因此现有的光催化空气净化装置，有些没有采用封闭结构，封闭式的装置外壳多为方形，
不美观，且不易拆装与搬运。内部结构多为平行的多层平板或网状结构，使空气阻力过大。
还有有产生二次污染物、对挥发性有机物净化效率低等缺点，在室内环境如实验室、地铁、
工厂等封闭室内环境使用时易产生二次污染。
发明内容
本发明的目的在于克服现有光催化反应器的不足，提供一种箱式光催化空气净化装置，
采用具有圆角的外形结构，内部为十字形垂直相交的平板结构，前端设置有前端盖，易于安
装、拆卸及搬运使用。还将活性炭纤维吸附技术与光催化反应结合，有效地过滤颗粒物，并
通过活性炭纤维良好的吸附性能降低光催化反应产生的副产物带来的负面影响。十字形结构
的光催化平板表面负载的高活性石墨烯-二氧化钛复合材料提高了光催化空气净化装置的空
气净化效率，适用于家中、实验室、地铁、工厂等封闭室内环境使用。
本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：
一种箱式光催化空气净化装置，包括空气净化装置外壳、网状薄板和过滤吸附层；空气
净化装置外壳两端设置有网状薄板，网状薄板前贴合过滤吸附层；空气净化装置外壳前端设
置有前端盖；前端盖中间设置有进气口，进气口中设置有风扇；空气净化装置壳体内设置有
十字形结构的光催化平板；在空气净化装置内部四个顶角处设置有紫外灯源。
所述空气净化装置外壳，其径向横截面下方为方形，上部为两端顶角为圆角。
所述网状薄板的径向横截面下方为方形，上部为两端顶角为圆角，大小与空气净化装置
外壳一致。前后两个网状薄板结构分别与前端盖和空气净化装置外壳后部相连。网状薄板结
构，其多孔孔型为方形，均匀分布在薄板上。
所述十字形结构的光催化平板为两块垂直相交的板状光催化平板，径向截面为十字型，
且四条边与空气净化装置外壳内侧相连，长度与空气净化装置外壳相同。
所述外灯源选用紫外线灯管，一端与前端盖固定相连，另一端与后端网状薄板结构固定
相连；长度与空气净化装置外壳一致。
所述过滤吸附层为活性炭纤维层。
在十字形结构的光催化平板外表面设置有二氧化钛光催化剂层。
本发明的箱式光催化空气净化装置特别适用于家庭、实验室、地铁或工厂等的封闭室内
环境中。
与现有技术相比,箱式光催化空气净化装置有如下独特的设计：
箱式光催化空气净化装置采用了箱式的封闭外壳，使过滤、吸附和光催化反应过程保持
在封闭的空间内进行，避免了光催化反应产生的副产物没有通过吸附就散播到空气中，避免
了二次污染的可能性。空气净化装置外壳底部为方形，使装置易于在平面上放置及固定，增
加了使用过程中的安全性，顶部的圆角型设计使箱式外观美观，使用过程中不易产生刮碰。
箱式光催化空气净化装置内部采用独特的十字形结构的光催化平板，现有的专利主要以
多层平行叠加的平板结构设计为主，这种设计使空气通过时阻力增大，增大了设备的能耗，
而十字形结构的光催化平板为两块垂直相交的平板结构，将箱式光催化空气净化装置内部分
成四个部分，空气流动方向与平板平面平行，相比垂直通过大大减小了阻力，且这种设计使
空气与光催化剂层有非常大的接触面积，使空气净化的效率得到提高。
箱式光催化空气净化装置的前端盖设计可以拆卸，使得拆卸、更换内部过滤吸附层与十
字形结构的光催化平板等结构更加便捷。过滤吸附层的活性炭纤维随着使用时间的增加，逐
渐趋于吸附饱和，并随着不断脱纤，其过滤吸附性能会逐渐降低，内部的光催化剂虽然使用
寿命更长，但也面临失活的风险，需要在一定时间内更换。前端盖的设计使更换上述部件相
比其他发明更加便捷。
箱式光催化空气净化装置有效解决了活性炭纤维吸附饱和后失效的问题，以及光催化反
应带来的二次污染问题，提高了对空气污染物的净化效率，为挥发性有机污染物的净化提供
了一种切实可行的方法，箱式光催化空气净化装置是提供高效利用光能、持续高效稳定运转
的多功能空气净化系统。
附图说明
图1是本发明的箱式光催化空气净化装置总体结构示意图；
图2是本发明的箱式光催化空气净化装置中间剖开后的结构示意图；
图3是本发明的箱式光催化空气净化装置结构俯视图；
图4是本发明的箱式光催化空气净化装置结构正视图；
其中1为空气净化装置外壳，2为网状薄板结构，3为过滤吸附层，4为紫外光源，5为
十字形结构的光催化平板，6为空气净化装置前端盖，7为前端盖中的风扇。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
如附图1-4所示箱式光催化空气净化装置，空气净化装置外壳1两端设置有网状薄板2，
网状薄板前贴合过滤吸附层3；空气净化装置外壳前端设置有前端盖6；前端盖中间设置有进
气口，进气口中设置有风扇7；空气净化装置壳体内设置有十字形结构的光催化平板4；在空
气净化装置内部四个顶角处设置有紫外灯源6。
过滤吸附层为一块活性炭纤维，在空气净化装置前后各有一个，活性炭纤维固定在网状
薄板结构上，网状薄板结构与活性炭纤维的径向横截面下方为方形，上部为两端顶角为圆角。
前后两端分别与前端盖和空气净化装置外壳后部相连。
十字形结构的光催化平板为两块垂直相交的平板，径向截面为十字型，且四条边与空气
净化装置外壳内侧相连，长度与空气净化装置外壳相同；所述十字形结构的光催化平板表面
设置有二氧化钛光催化剂层，或者负载有二氧化钛光催化剂。
紫外光源选用紫外线灯管，其一端与前端盖固定相连，另一端与后端网状薄板结构固定
相连。紫外光源中的四根紫外线灯管分别固定在空气净化装置内部四个顶角处，长度与空气
净化装置外壳一致。
前端盖的中央设置一个圆形进气孔，进气孔中设置有一个风扇。
活性炭纤维购自江苏科净碳纤维有限公司。
箱式光催化空气净化装置长80cm，宽50cm，高50cm，空气净化装置外壳厚度5厘米，
安装紫外灯管4根，进气口直径30cm。根据现有技术将高活性的石墨-二氧化钛复合材料通
过刮涂法负载到十字形结构的光催化平板表面。
进气口匀速通入丙酮含量为15ppm的丙酮与空气混合气体，在反应器内光源单位的照射
下反应，后端出口检测丙酮浓度，计算丙酮的去除率。从测试结果看，降解率保持在80％左
右，且基本保持稳定，没有较大波动。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任
何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发
明的保护范围。