[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于半導(dǎo)體電解催化法的空氣凈化裝置及其凈化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710208726.8
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106890553A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)沙藍(lán)態(tài)爾電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D53/74
• 分類(lèi)號(hào): B01D53/74;B01D53/72;C02F1/461
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空氣凈化裝置，具體為一種基于半導(dǎo)體電解催化法的空氣凈化裝置及其凈化方法。

背景技術(shù)

由于某些半導(dǎo)體材料有良好的光化學(xué)特性和活潑的電化學(xué)行為，近年來(lái)，利用半導(dǎo)體材料制成電極在有機(jī)廢水中的研究應(yīng)用已引起眾多研究者的重視。半導(dǎo)體催化材料在電場(chǎng)中有“空穴”效應(yīng)，即半導(dǎo)體處于一定強(qiáng)度的電場(chǎng)時(shí)，其價(jià)帶電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上形成電激空穴，空穴有很強(qiáng)的俘獲電子的能力，可以?shī)Z取半導(dǎo)體顆粒表面的有機(jī)物或溶劑中的電子發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在水溶液發(fā)生的電催化氧化反應(yīng)中，水分子在半導(dǎo)體表面失去電子生成強(qiáng)氧化性的?OH，同時(shí)半導(dǎo)體催化劑和電極產(chǎn)生的H₂O₂等活性氧化物質(zhì)也起協(xié)同作用，因此，在電催化反應(yīng)體系中存在多種產(chǎn)生強(qiáng)氧化因子的途徑，能有效地提高了催化降解的效率。在半導(dǎo)體電催化反應(yīng)中，電壓和電流強(qiáng)度都要達(dá)到一定的值。一般來(lái)說(shuō)，隨著外加電壓的升高，體系產(chǎn)生?OH的速率增大，有機(jī)物的去除效率提高；但也有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外加電壓達(dá)到一定值時(shí)，進(jìn)一步升高電壓會(huì)抑制自由基的生成，降低了催化效率。

半導(dǎo)體電催化法在有機(jī)廢水處理中的研究，主要以在摻雜半導(dǎo)體電極和納米半導(dǎo)體材料電極作為陽(yáng)極產(chǎn)生?OH處理有機(jī)廢水。采用摻銻的SnO₂粉制成的半導(dǎo)體電極，研究了含酚廢水的電催化降解反應(yīng)，對(duì)酚的降解率達(dá)90%。羥基自由基(?OH)是一種重要的活性氧，從分子式上看是由氫氧根（OH-）失去一個(gè)電子形成。羥基自由基具有極強(qiáng)的得電子能力也就是氧化能力，氧化電位2.8eV。是自然界中僅次于氟的氧化劑。電生羥基自由基的應(yīng)用：近年來(lái)，濃度高且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)廢水不斷出現(xiàn)，如何有效地去除這些難降解的有機(jī)廢水已經(jīng)成為水處理的熱點(diǎn)問(wèn)題。羥基自由基（?OH）因其有極高的氧化電位（2.80eV），其氧化能力極強(qiáng)，與大多數(shù)有機(jī)污染物都可以發(fā)生快速的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，無(wú)選擇性地把有害物質(zhì)氧化成CO₂、H₂O或礦物鹽，無(wú)二次污染；目前國(guó)內(nèi)外有不少研究者進(jìn)行利用?OH處理有機(jī)廢水的研究。產(chǎn)生?OH的途徑較多，主要有Fenton法、氧化絮凝法、臭氧法、超聲降解法和光催化法；近年來(lái)應(yīng)用電化學(xué)法產(chǎn)生?OH處理有機(jī)廢水獲得了較大的進(jìn)展，在降解和脫色上卓有成效。下面就對(duì)電生?OH的途徑及其在有機(jī)廢水處理中應(yīng)用的最新進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述。

室內(nèi)空氣除去甲醛的方法：方法一：最常用的方法開(kāi)窗通風(fēng)可以促進(jìn)室內(nèi)外空氣流通，使室內(nèi)污染排除到室外。這是裝修后除甲醛必要的一個(gè)步驟。優(yōu)點(diǎn)在于省錢(qián)又環(huán)保；不足是難于根除甲醛，受天氣溫度的影響較大，無(wú)法保證隨時(shí)都能開(kāi)窗通風(fēng)，因此往往需要其他方法配合，輔助除甲醛。方法二：光觸媒分解法：光觸媒是一種催化劑，在光的作用下可以使甲醛、甲苯、TVOC等有害有機(jī)物分解成無(wú)害氣體，從而達(dá)到除甲醛的目的。光觸媒本身為無(wú)害物質(zhì)，其分解產(chǎn)物也沒(méi)有危害，是一種優(yōu)良的除甲醛材料。光觸媒木質(zhì)精油、皮革除甲醛護(hù)理液等產(chǎn)品在除甲醛的同時(shí)，還有養(yǎng)護(hù)地板、家具皮革的效果。光觸媒需要在有光的條件下才能發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)槭褂霉庥|媒的時(shí)候光照越充足效果越好，類(lèi)似原理的空氣凈化器有之；方法三：瑪雅藍(lán)、活性炭等天然材料具有多孔隙結(jié)構(gòu)，這些孔隙恰好略大于甲醛、甲苯等有害氣體分子。瑪雅藍(lán)又具有弱電性能將這些分子牢牢鎖住，防止其逃回到室內(nèi)空氣中。這種方法可以全天候保護(hù)家庭，不足在于活性炭吸附量有限，使用壽命短；而瑪雅藍(lán)的價(jià)格略高。方法四：植物吸收法：綠蘿、蘆薈、仙人掌、吊蘭等植物能夠吸收甲醛，這種說(shuō)法是缺少根據(jù)的。實(shí)驗(yàn)表明，甲醛對(duì)植物是有危害的，甲醛會(huì)與植物的細(xì)胞發(fā)生反應(yīng)，破壞植物組織，這些甲醛被誤認(rèn)為是植物吸收了。而且，這些與植物發(fā)生反應(yīng)的甲醛的量也是非常有限的，并不足以使室內(nèi)的污染狀況得到明顯的改觀。方法五：土辦法：泡兩臉盆熱茶水，放入居室中，并開(kāi)窗透氣。

現(xiàn)有技術(shù)中，有用羥基進(jìn)行空氣凈化的，但用的是二氧化鈦和紫外線產(chǎn)生的羥基，燈管壽命不長(zhǎng)。傳統(tǒng)方式產(chǎn)生的羥基大多溶于水中，極少釋放到空氣中，與空氣中的污染物，例如甲醛、TVOC、臭味氣體，發(fā)生反應(yīng)。現(xiàn)有技術(shù)中，采用光電催化，容易產(chǎn)生臭氧。以上這些方法都不能很好的對(duì)空氣進(jìn)行凈化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于半導(dǎo)體電解催化法的空氣凈化裝置，解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：