专利名称：光化学餐饮油烟除味方法及其中使用的光化学餐饮油烟除味器的制作方法
专利说明光化学餐饮油烟除味方法及其中使用的光化学餐饮油烟除味器 技术领域：
本发明涉及一种用于净化餐饮和食品加工业油烟有毒物质和异味的方法及其中使用的设备及其系统，属于大气与城乡居民居住环境保护技术领域。
背景技术：
改革开放30年以来城乡餐饮、食品加工行业获得了长足发展，人民生活水平得到极大的提高，但是烹炒过程中产生大量油烟与异味，异味向周围四处扩散，刺鼻难闻，严重污染大气和城乡人民居住环境。
餐饮业烟气一般来说是由灶头燃烧废气和烹饪油烟两部分混合性污染物所组成，成分复杂。据研究，共有200～300种化学物质，其中有74种有毒化学成分。灶头燃烧废气是一组混合性污染物，有尘埃、烟粒、水分和各种化合物，化合物主要有醛、酮、烃、醇、酯、芳香族化合物等。其中含有苯并[a]芘(B[a]P)、杂环胺类化合物等致突变物和致癌物。
烹调油烟是食用油或食物在高温条件下，发生一系列变化后而形成的。如食用油加热到170℃时就会开始出现少量烟雾，随着温度的升高，油的分解速度加快，当达到250℃时会出现大量的烹调油烟，而人们炒菜时通常的油温都在250℃左右。烹饪油烟也是一组混合性污染物，主要来自烹调过程中动(植)物油、鱼、肉类、蔬菜以及各种调料在高温煎、炸、炒时的热反应，如热氧化反应、热聚合反应、热氧化聚合反应、热裂解反应和水解反应等，生成一些比正常植物油分子(甘油三酸酯)极性较大的一些物质，如甘油三酸酯类的热氧化产物、热聚合产物、热氧化聚合产物、水解产物(游离脂肪等)。更有甚者，大火快炒油温在270℃以上时会产生挥发性亚硝胺及多环芳香族等致癌物，典型有毒致癌物就是硝基多环芳香烃DNP。
餐馆的排气管中，排出物中有大量的油脂、尘埃、烟粒以及水分，这些物质可以在消烟除尘和除油等工序中除掉，但排出的废气中还含有多种有毒物质和异味不易除掉，危害很大。此外，餐馆的排气中还含有细菌、病毒等有毒有害物。不仅给周边居民生活环境、工作环境造成了负面影响，而且严重损害人们的身体健康，烹调油烟中含有多种有毒化学成分，对人体具有肺脏毒性、免疫毒性、遗传毒性和潜在致癌性。香港卫生署提出毒理证据证实餐饮油烟中确实有毒性物质DNP，油烟致肺癌，DNP是头号杀手，餐厨人员煮一餐，吸入DNP总量为室外的188倍！长期生活在这样环境中的人易患肺癌和其它疾病。油烟中的有毒、异味污染物和细菌、病毒等有毒有害物也急待高效净化和清除。学者建议国人尽量在排油烟设备上多做改善！ 过去，人们试图使用水冲洗与活性炭过滤、吸附等方法处理净化异味，但效果不仅不佳还造成了二次污染。还有人采用生物的除异味生物液的方法，将除味工作液雾化、喷洒在厨房附近空间，让除味工作液雾滴吸附油烟中的异味物质分子，被吸附的异味物质分子与除味工作液发生反应，结果不仅除异味的效果不佳而且成本也很高还有二次污染。
发明内容
本发明旨在提供一种能将餐饮油烟中的有毒和异味物质快速光化分解为小分子物质的光化学餐饮油烟除味方法及其中使用的光化学餐饮油烟除味器。
本发明所述的光化学餐饮油烟除味方法，其将油烟分别用紫外线照射和光触媒催化。
在一个优选的实施例中，所述的紫外线照射和光触媒催化步骤是同时进行的。
在另一个优选的实施例中，是先进行光触媒催化，再进行紫外线照射，并多次反复。
在另一个优选的实施例中，所述的紫外线的波长为100～200nm。
本发明所述的光化学餐饮油烟除味器，包括外壳、外壳所形成的腔体、以及腔体的油烟入口和油烟出口，腔体内还相间地设有若干紫外线源装置和光触媒催化装置。
在一个优选的实施例中，所述的紫外线源装置产生的紫外线波长为100～200nm。
在另一个优选的实施例中，所述的光触媒催化装置成网状设置于与油烟流动方向垂直的方位上。
在另一个优选的实施例中，在油烟入口一侧的外壳内壁上设有均风导流装置。
在另一个优选的实施例中，最靠近油烟入口的一个紫外线源装置与油烟入口的距离大于最靠近油烟入口的一个光触媒催化装置与油烟入口的距离。
本发明的方法使餐饮油烟有毒和异味物质进行快速光化学反应，即用紫外线照射餐饮油烟中的氧气及有毒和异味物质，使氧气变成臭氧，同时对有毒、有异味的高分子物质发生快速光解反应，使有毒和异味高分子物质分子链断裂，分解为小分子基团，在光触媒催化和臭氧同时并用的交互协同作用下发生快速氧化反应，进而氧化为水、二氧化碳等小分子物质，从而达到分解有毒物质、除去异味、净化油烟的目的。另外，用紫外线照射细菌、病毒，其细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，杀灭核酸的生物活性，达到灭菌目的。其中产生的臭氧是寿命极短的中间过程产物，它不会随废气排出。
本发明的方法将紫外线、臭氧和光触媒三者并用，使臭氧和多种活性自由基强氧化剂联合同时并用，它们之间的交互协同作用起到了相乘的综合催化效果(见表1)，大大加快光解、氧化反应速率，光解、氧化的净化工作历程不到0.1秒钟时间，大幅度提高了餐饮油烟有毒和异味物质净化处理的效率。
表1各种方式在水或气体中单独或并用时的主要反应形式 此外，在优选例中选用100～200nm的紫外线(Ultraviolet radiation)照射油烟，使其中的氧分子产生臭氧的同时不会伴随NOx等有害气体的产生，这是因为N2分子N与N原子间形成三重键，即两个π键一σ键，键能强大，而本专利紫外线的光子能量只有650KJ/mol以下，不足以分开N2分子三重键。
而一般产生臭氧的方法是用高压放电电离空气中气体分子方法，高压达到一定程度以后空气被击穿，空气中的气体被电离，其中的氧气分子被电离后产生氧原子进而结合成臭氧分子，同时氮气分子也可能被电离成氮原子进而氧化为NOx。所以只有用高压放电法产生臭氧的发生器产生臭氧时才会伴随NOx等有害气体的产生。这一点已通过在光化学餐饮油烟除味系统的入口和出口用Saltzman法(GB/T15435-95)分别检测NOx浓度得到证实，检测结果是出口NOx浓度不高于入口NOx浓度。
另外，据有研究报道，钛基薄膜还可以在光催化下对已有的NOx气相进行氧化降解，所以除味器不但不会产生NOx，还会对烟气环境中本来存在的NOx进行一定的降解作用。
本发明所述的光化学餐饮油烟除味器具有以下技术效果 1、既可以消除油烟烟气中的有毒物质和异味，同时还可以消毒。
2、将绝大部分油脂、有毒物质和异味物质分子变成二氧化碳和水分子由排风带走，不残留、不产生二次污染物，紫外线灯管置于密闭系统内故无辐射污染，符合环保和现代管理要求。
3、光触媒催化装置不仅有强大的催化能力，而且其自身不分解，几乎可永久性地发挥其氧化、催化作用。
图1为实施例一的结构示意图； 图2为图1的俯视图； 图3为实施例一使用时的结构示意图。
具体实施方式
实施例一 图1和图2均为本发明所述的光化学餐饮油烟除味器17的一个优选实施例的不同角度的结构示意图，由图可见，光化学餐饮油烟除味器17设有外壳6、外壳所形成的腔体、油烟入口7和油烟出口11，在油烟入口7一侧的外壳6内壁上设有均风导流装置5，腔体内分别通过紫外线源支撑固存装置8和光触媒催化装置固定部件4相间地固定有若干紫外线源装置2和网状的光触媒催化装置3。其中，光触媒催化装置3是设置于与油烟流动方向垂直的方向上。紫外线源装置2由波长为100～200nm的紫外灯管和电子镇流器等组成，紫外线灯管成柱状排列于与油烟方向垂直的基面内；装置上还设有灯管特殊防护装置1，紫外线灯管排与光触媒催化装置3两者相间布置组成一个净化单元，各净化单元组成合成阵列状，单元组数根据工程实际需要确定。紫外线源支撑固存装置8对紫外灯管起支撑作用、对电子镇流器等附件起固存作用，电子镇流器还可以通过防热导线与灯管连接单独固存在电控箱内。电控箱内配有各种电气开关、指示灯及过载保护、短路保护、缺相保护、报警等配件，电控箱面上还安装一些操作面板，人机界面等以方便操作。也可以在外壳上设置一个检修门9便于检修，它通过门闩10固定。
使用时，油烟通过除味器内的均风导流装置5均匀进入光化学餐饮油烟除味器17中，接着餐饮油烟废气通过除味器内的前列光触媒催化装置3，催化装置先将少量油滴截留，排除影响紫外线灯管工作的障碍，实现净化工作任务。在紫外线源装置2发出紫外线照射下，餐饮油烟废气中的部分有毒和异味高分子物质被激发开始发生光解、分子结合链断裂，光解后有毒和异味高分子物质被分解为小分子基团；同时该紫外线源装置2发出紫外线使油烟废气中的部分氧分子也被激发分解为氧离子，与另一部分氧分子氧化为臭氧O3，实现净化工作任务。在紫外线的照射下表面固化有纳米级含钒钛类物质的光触媒催化装置3的作用下，油烟废气中的水被转化为双氧水，进而形成活性极强的羟基自由基OH-，过氧羟基自由基HO2-，超氧阴离子自由基O2-等活性自由基，与此同时，餐饮油烟废气中的尚未光解的有毒和异味高分子物质继续被激发光解，全部分解为小分子基团，光触媒催化作用产生的这些活性自由基和臭氧寿命极短，氧化活性极强，臭氧和这些活性自由基双重作用非常快地催化光解后的小分子基团先后发生氧化反应，生成水、二氧化碳等小分子物质，实现净化工作任务。后续光解、氧化反应全部实现，完成净化工作任务。
这些净化工作任务相互交叉地进行；细菌、病毒细胞物质分子也同油烟废气中的有毒、异味高分子物质光解一样，其细胞中脱氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和核蛋白的吸收紫外线后，引起DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，生物活性被杀灭，达到灭菌目的。
实施例二 图3为本发明优选的光化学餐饮油烟除味器在一个光化学餐饮油烟除味系统中使用的结构示意图，由图3可见，光化学餐饮油烟除味系统由依次连通的排烟罩12、弯头管13、方变圆管14、静电除油雾器15、变径管16、本发明的光化学餐饮油烟除味器17、连接管18、风机19和出风管20组成。
使用时，餐饮油烟(包括烹饪油烟和灶头燃烧废气)在强制通风的条件下经排烟罩12吸入，进入弯头、方变圆管、静电除油雾器15，经静电除油雾器15初步预处理后，接着经变径管16进入光化学餐饮油烟除味器17，在除味器内经过紫外线照射和光触酶催化作用净化后，油烟物质发生光解、氧化反应被分解为二氧化碳和水等小分子等物质。同时细菌细胞中的DNA链断裂，造成核酸和蛋白的交联破裂，其生物活性被杀灭，经处理后的烟气无毒、无异味、无污染，最后经连接管18、风机19、出风管20后排放。
权利要求
1、光化学餐饮油烟除味方法，其特征在于将油烟分别用紫外线照射和光触媒催化。
2、如权利要求1所述的除味方法，其特征在于紫外线照射和光触媒催化步骤是同时进行的。
3、如权利要求1所述的除味方法，其特征在于先进行光触媒催化，再进行紫外线照射，并多次反复。
4、如权利要求1或2或3所述的除味方法，其特征在于所述的紫外线的波长为100～200nm。
5、如权利要求1所述的方法中使用的一种光化学餐饮油烟除味器，包括外壳(6)、外壳所形成的腔体、以及腔体的油烟入口(7)和油烟出口(11)，其特征在于腔体内还相间地设有若干紫外线源装置(2)和光触媒催化装置(3)。
6、如权利要求5所述的光化学餐饮油烟除味器，其特征在于所述的紫外线源装置(2)的波长为100～200nm。
7、如权利要求5或6所述的光化学餐饮油烟除味器，其特征在于所述的光触媒催化装置(3)成网状设置于与油烟流动方向垂直的方向上。
8、如权利要求7所述的光化学餐饮油烟除味器，其特征在于在油烟入口(7)一侧的外壳(6)内壁上设有均风导流装置(5)。
9、如权利要求8所述的光化学餐饮油烟除味器，其特征在于最靠近油烟入口(7)的一个紫外线源装置(2)与油烟入口(7)的距离大于最靠近油烟入口(7)的一个光触媒催化装置(3)与油烟入口(7)的距离。
全文摘要
本发明所述的光化学餐饮油烟除味方法及其中使用的光化学餐饮油烟除味器属于大气与城乡居民居住环境保护技术领域。所述的除味方法是将油烟分别用紫外线照射和光触媒催化。所述的除味器包括外壳、外壳所形成的腔体、以及腔体的油烟入口和油烟出口，腔体内还相间地设有若干紫外线源装置和光触媒催化装置。本发明的方法将紫外线、臭氧和光触媒三者并用，使臭氧和多种活性自由基强氧化剂联合同时并用，它们之间的交互协同作用起到了相乘的综合催化效果，大大加快光解、氧化反应速率，光解、氧化的净化工作历程不到0.1秒钟时间，大幅度提高了餐饮油烟有毒和异味物质净化处理的效率。
文档编号A61L9/18GK101607177SQ20091004142
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月27日 优先权日2009年7月27日
发明者冯智星, 卢声超, 焰 岑 申请人:冯智星