本实用新型涉及一种高效空气净化器，与被PM2.5，有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等污染的空气的净化技术有关。
背景技术：
目前，中国各地的大气环境被PM2.5等细微颗粒物，以及不良化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等类有害物质所污染，严重危害人民健康，滋生各种疾病。因此，各种空气净化机器应运而生，已经被大部分人群购买使用，并且具有巨大的市场发展前景。
但是，目前市场上的空气净化机器主要利用过滤网或紫外灯以期实现空气的净化。但实际上，这种净化方式效率较低，对危害巨大的PM2.5微小颗粒物，以及不良化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等，多数情况下只能除去其中的一部分，无法实现对上述多种污染物的全面高效率分解和实现大幅度空气净化的迫切需求(专利文献【1】)。
光触媒技术对上述有机成分污染物具有良好的空气净化功能，因此，近年已陆续在空气净化系统上获得应用。例如专利文献【2】公开了一种光触媒和超声雾化技术相结合的空气净化器，其中引入光触媒水溶液并经过超声雾化，通过雾化后的微小光触媒水滴与污染空气接触进行空气净化。但是，这种雾化方式由于相对运动较小，接触面积小时间段，仅有一小部分污染空气与液滴发生反应产生净化效应，净化效率低，净化效果不完全。并且，雾化后的光触媒液滴容易随通风系统排出，经呼吸进入人体后极有可能对健康产生不良影响。
专利文献【3】公开了一项将污染空气分散为微小气泡，在紫外线照射下与光触媒液体接触，洁净空气的技术。但是，该技术存在如下缺点：1)该技术使用190-280nm的强烈紫外线作为光触媒所用光源，极易对人体及周边塑料容器造成损害；2)所述氧化钛光触媒材料不对可见光波段发生响应；3)需另设复杂的U形或者螺旋形管路的水气分离装置；整体结构复杂，很难实现一体化和小型化设计。
现有技术文献：
专利文献1:中国实用新型专利CN205980057U[一种空气净化器用HEPA高效过滤网紫外线细菌杀灭系统](申请日：2016.08.18)
专利文献2:中国实用新型专利CN205980087U,[一种光触媒和超声雾化技术相结合的空气净化器](申请日：2016.06.30)
专利文献3：中国实用新型专利，申请号201610898247.9[一种高效光触媒空气净化方法](申请日：2016.10.14)。
技术实现要素：
针对上述空气污染的严峻现状以及现有技术的各种问题，本实用新型的目的在于提供一种崭新的空气净化器，以期实现高效率空气净化，改善人民健康。
为解决上述课题，本实用新型提供一种高效空气净化器，其具备：
空气吸入口，
与所述空气吸入口连通的细微气泡发生器，所述细微气泡发生器用于将从所述空气吸入口吸入的空气形成为直径为100nm～1000μm的细微气泡；
下部与所述细微气泡发生器连通的光触媒反应器；所述光触媒反应器的下部容纳有光触媒粒子分散液并设置光源，所述光触媒粒子分散液在所述光源的照射下与从所述细微气泡发生器通入所述光触媒反应器的细微气泡反应从而净化所述细微气泡形成清洁空气；所述光触媒反应器的中部或上部设置有调节所述清洁空气湿度的湿度调节单元；所述湿度调节单位包括从所述光触媒反应器的侧壁斜向上延伸的多个冷凝板；
与所述光触媒反应器的顶部连通用于将所述清洁空气排出的空气排出口。
根据本实用新型，将污染空气以细微气泡形式引入光触媒粒子分散液，并在光照下使每一个污染空气的气泡都可以与光触媒粒子分散液形成充分和长时间的接触，从而实现了全面和高效率的空气净化。光触媒粒子分散液容纳在光触媒反应器的下部，但在所述光触媒反应器的中部或上部设置冷凝板，这样，净化空气中水以及携带的光触媒液滴可在光触媒反应器的中、上部通过多个冷凝板回收，一方面以简便的装置冷凝回收水分调节清洁空气的湿度，另一方面可以避免光触媒液滴随空气排出而吸入人体产生毒害。
较佳地，所述湿度调节单元还包括设置在所述多个冷凝板上方的水雾过滤网，所述水雾过滤网的孔径为5μm～500μm。通过在冷凝板上方设置孔径为5μm～500μm的水雾过滤网，可进一步滞留水分，而且通过调节水雾过滤网的孔径，可细微调节清洁空气的湿度。
较佳地，所述多个冷凝板交替设置在所述光触媒反应器的侧壁呈人字状排列。多个冷凝板交替设置，可以在较短的空气流程下有效地滞留水分和光触媒液滴。光触媒反应器的横截面可以是四方形或多边形，或圆形或椭圆形，等多种形貌。
更优选地，所述冷凝板靠近光触媒反应器侧壁的两端也具有倾斜角度。这样冷凝板冷凝滞留的水滴沿着冷凝板第一个倾斜方向流向光触媒反应器侧壁，然后沿侧壁第二倾斜方向流向冷凝板较低端根部并沿器壁回流至光触媒反应器。
由于所述空气净化器各部分设计紧凑排列合理，因此所述各部分可以收纳于一个壳体之中，形成美观高效的室内用小型空气洁净器。
较佳地，所述光触媒粒子是表面铁掺杂磷酸钙化合物被覆的氧化钛微粒子。铁离子的引入增加了光触媒在可见光波段的吸收效率，从而提高了光触媒的分解能力。
较佳地，所述光源为波长范围在400-570nm的可见光光源。在铁离子掺杂磷酸钙化合物负载的协同效应，大大提高了光触媒在可见光波段的响应率，使安全可靠来源丰富的可见光光源的应用成为可能。
根据本实用新型，将光触媒粒子分散于分散介质中，并在光的照射下，将含有PM2.5等颗粒物，以及有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等的污染空气以细微气泡的形式注入并与该光触媒分散液产生充分接触，并在光的照射下迅速分解除去，从而排出清洁的空气。在分散液中充分分散后的有机颗粒物及有害化学物质，恶臭等在光触媒强烈的氧化分解作用下最终分解成为水和二氧化碳，而细菌，霉菌孢子，病毒等也在光触媒强烈的氧化分解作用下被杀死并最终分解为水和二氧化碳等无害成分。
附图说明
图1是本实用新型一实施形态的空气净化器的结构示意图。
图2是本实用新型另一实施形态的空气净化器的结构示意图。
附图标记：1.污染空气吸入口，2.细微气泡发生器，3.光触媒粒子分散液，4.光源，5.液滴回收板，6.水雾调节滤网，7机器外壳，8.清洁空气排出口。
具体实施方式
本公开提供一种高效空气净化器，将光触媒粒子分散于分散介质中形成光触媒粒子分散液，并在光的照射下将污染空气以细微气泡的形式通过该光触媒粒子分散液后排出，从而使污染空气获得净化。
在此，污染空气可以是被PM2.5，有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等污染的空气。
图1示出本实用新型一实施形态的空气净化器的结构示意图。如图1所示，该空气净化器具备：与大气连通吸入污染空气的污染空气吸入口1；与污染空气吸入口1连通的细微气泡发生器2，其可将吸入的污染空气形成为细微气泡。细微气泡发生器2连接至光触媒反应器的下部，光触媒反应器的下部容纳有光触媒粒子分散液3并设置光源4，由细微气泡发生器2产生的细微气泡可通过光触媒粒子分散液3，并在光照下在光触媒粒子分散液3中被净化。光触媒反应器的中部或上部设置有调节清洁空气的湿度的湿度调节单元，该湿度调节单元包括多个从光触媒反应器的侧壁斜向上延的多个冷凝板5。所述该空气净化器还具备清洁空气排出口8，被光触媒粒子分散液3净化后的清洁空气可从清洁空气排出口8排出。
上述各部件可如图1所示均设置于机器外壳7中，也可以如图2所示，将细微气泡发生器2独立于机器外壳7之外。
污染空气吸入口1处可设有空气动力装置，比如鼓风机或者空气压缩机等，以将空气吸入，并将产生的细微气泡送入光触媒反应器。
细微气泡发生器2可使用任何能够产生细微气泡的设备，例如曝气盘或者微孔曝气头等。产生的细微气泡的直径可在100nm～1000μm，在该范围内时净化效果最好。对于直径小于100nm的气泡，由于其直径远小于PM2.5等颗粒物，不能将颗粒物包含于其中进行充分的光触媒分解而不能获得较高的净化效果。反之，直径大于1000μm的气泡，虽然能将污染颗粒物和其他有害物质包含在气泡之中，但却会大大减少污染物与水溶液的接触机会，甚至有可能在与水溶液未发生任何接触之前就被排了出去，从而降低净化效果。由此类推，当污染物中PM2.5等颗粒物含量较高时，空气气泡直径控制在10μm～100μm范围内时效果最佳。
光触媒粒子分散液3是将光触媒粒子分散于分散介质中而形成。光触媒粒子可使用本领域公知的任何具有光催化作用的粒子，优选一种特殊的高效率光触媒粒子，例如表面磷酸钙化合物被覆的氧化钛微粒子，更优选是将铁掺杂无机物部分负载在金属氧化物或金属氧化物粒子表面而成，使得光触媒形成了一种多孔表面复合结构，因而具有极高的比表面积和合同催化效应，对空气中的污染物质吸附性能有着飞跃的促进作用，同时，对波长为400-570nm范围的可见光产生较强光触媒效应。因此，可以高效率地捕捉水中分散的PM2.5颗粒物，以及有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等污染物，并通过光照下发生的活性氧将其迅速氧化分解。同时，不至因强烈紫外线的使用损害人体健康或损伤塑料器具。
其中，所述金属氧化物可选自氧化钛，氧化铁，氧化钨，氧化锌，氧化铅，氧化锡，氧化锑，氧化铟，氧化铟锡，氧化锡-氧化锑中的任何一种或多种组合。
所述无机物可选自羟基磷灰石，氧化硅，氧化铝中任何一种以上。将上述于人体无害的无机物被覆在金属氧化物光触媒的表面，可增加比表面积，既避免了当氧化钛等金属氧化物被吸入人体后产生危害的风险，又防止了对室内物品的接触分解伤害。在上述无机物中，羟基磷灰石对杂菌，霉菌孢子，病毒，以及氮化物，氧化硅对亲水性污染物，氧化铝对疏水性污染物具有各自优良的特征吸附，根据实际情况适当选择或配合使用可获得高度的协同效应。
光触媒粒子粒径范围可为4nm～10μm。在该粒径范围时，其表面积大，且在水中易于分散。在此粒径范围之外，当粒径过小则由于粒子结晶性差，光触媒效果低。而粒径过大则容易发生沉淀。显然，如若发生沉淀，光触媒与在分散液中分散的PM2.5颗粒物，以及有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等的接触几率则大大降低，影响污染物分解效果。光触媒粒子的粒径范围更优选10nm～1μm，进一步优选20nm～200nm。对于直径小于20nm的光触媒粒子，由于其直径过小容易随空气漂浮继而对人体等造成不良影响。反之，直径大于200nm的光触媒粒子表面积减少且不易分散，降低光触媒效应。所以，光触媒粒子的粒径为20nm～200nm时效果最佳。
光触媒粒子分散液3中的分散介质可为水，优选为纯净水。如水中混有有机污染物或呈色，则可能对光源产生选择性的吸收从而降低光照强度，影响催化效果；或可能因为部分光触媒被用于分解水溶液中的有机色素而降低整体空气净化效果。
光触媒粒子分散液3中，光触媒粒子的浓度可为0.05％～6％。浓度过低，光触媒效果降低；反之，浓度过高，使用过程中容易发生团聚或沉淀，影响光触媒效果。
另外，光触媒粒子分散液3中还含有氧化剂，以增强光触媒空气净化效果。所述氧化剂可选自过碳酸钠、过碳酸钙等过碳酸盐，过氧化氢，或臭氧等中的任何一种或其中的任意组合。在上述氧化剂的作用下，光触媒粒子以更高效率产生活性氧，使PM2.5颗粒物，以及有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，病毒等污染物得以高效分解。光触媒粒子分散液3中，氧化剂的浓度可为0.025～3％。氧化剂浓度一般为光触媒粒子浓度的50％左右。浓度过低，其光触媒增强效果受影响，而氧化剂浓度过高，会影响溶液酸碱性或腐蚀性，对人体以及容器产生损害。
当然，根据空气污染物的酸碱性适当选择相应的光触媒水溶液的酸碱性，可大大提高污染成分在水中的分散性，提高净化效率。
在光的照射下，细微气泡形式的污染空气在光触媒粒子分散液3中被净化而成为清洁空气。具体而言，在分散液中充分分散后的有机颗粒物及有害化学物质，恶臭等在光触媒强烈的氧化分解作用下最终分解成为水和二氧化碳，而细菌，霉菌孢子，病毒等也在光触媒强烈的氧化分解作用下被杀死并最终分解为水和二氧化碳等无害成分。粒径较大的颗粒物可以直接滞留于分散液中，并在光触媒的长期作用下将其中的有机组分逐渐分解为二氧化碳和水。
用于光催化的光可以是紫外光和/或可见光，优选波长范围在400nm～570nm的可见光。如选用波长在400nm以下的紫外光，则会因其能量过高对人体产生危害，也会危及净化器中的塑料部件使用寿命。而波长大于570nm时，则由于能量较低，产生光催化作用的能力非常弱。
可以利用自然光作为光源，也可以在合适位置(例如光触媒粒子分散液3上方)设置灯4作为光源。具体而言，本实施形态中的光源，可使用LED等产生的单色光，也可使用日光或电灯光等多色光，并包括连续光和闪烁光。
净化后的空气从光触媒粒子分散液3中排出，并经由清洁空气排出口8排出至外部。由于净化后的空气通过了分散液(例如水溶液)，而且可能携带光触媒液滴造成二次污染，因此还在光触媒反应器的中部或上部设置湿度调节器，以调节排出空气的湿度并滞留光触媒液滴。例如，如图1所示，可以在光触媒粒子分散液3上方设置从光触媒反应器的侧壁斜向上延伸的多个冷凝板(液滴回收板)5。液滴回收板5从光触媒反应器的侧壁斜向上延伸，一方面向上流动的经光触媒净化处理的空气遇到液滴回收板5冷却形成液滴，沿着冷凝板流向侧壁根部，从而滞留了空气中的水分调节空气湿度，更重要的是滞留了携带光触媒粒子的液滴并使之再次回收使用。优选地，可多个冷凝板5交替设置在所述光触媒反应器的侧壁呈人字状排列(相邻的两板在俯视方向部分重叠，但两板之间不接触而留有空隙)。更优选地，冷凝板靠近光触媒反应器侧壁部分亦呈倾斜角度设置，这样位于冷凝板根部冷凝滞留的水滴或光触媒液滴沿着冷凝板根部流向光触媒反应器侧壁，进而垂直向下回流至光触媒反应器。
在液滴回收板5的上方还可设置水雾调节滤网6。水雾过滤网的孔径为5μm～500μm。通过在冷凝板上方设置孔径为5μm～500μm的水雾过滤网，可进一步滞留水分，而且通过调节水雾过滤网的孔径，可细微调节清洁空气的湿度。
清洁空气排出口8可设置于机器外壳7的顶部与光触媒反应器的顶部连通，将清洁空气排出至外部。
下面进一步例举实施例以详细说明本实用新型。同样应理解，以下实施例只用于对本实用新型进行进一步说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
将具有氧化硅表面负载的氧化钛溶胶(昭和电工公司产ジュピターS，粒径约50nm)以0.2％重量比，以及过氧化氢0.1％分散于水中制备成为光触媒水溶液；在强度约为4mW/cm2的太阳光照射下，使用微细气泡发生器(Four-T Kaken Co.,Ltd制DU-250型)将甲醛浓度为1ppm的空气以直径为1μm～100μm的气泡形式吹入光触媒水溶液中；迅速采集通过光触媒水溶液后的空气并用气相色谱仪进行成分分析，其结果表明，空气中甲醛浓度已降至0.005ppm以下。
实施例2
将具有氧化硅表面负载的氧化钛溶胶(昭和电工公司产ジュピターS，粒径约50nm)以0.2％重量比，硝酸铁(Fe(NO3)3-9H2O)0.1％，过氧化氢0.1％分散于水中制备成为光触媒水溶液；在强度约为4mW/cm2的太阳光照射下，使用微细气泡发生器(Four-T Kaken Co.,Ltd制DU-250型)将甲醛浓度为1ppm的空气以直径为1μm～100μm的气泡形式吹入光触媒水溶液中；迅速采集通过光触媒水溶液后的空气并用气相色谱仪进行成分分析，其结果表明，空气中甲醛浓度已降至0.001ppm以下。由于铁离子的加入增加了溶液可见光的吸收能力，所以进一步提高了光触媒的分解效果。
实施例3
将具有羟基磷灰石表面负载的氧化钛溶胶(昭和电工公司产品，ジュピターF4APS，粒径约50nm)0.1％，以及过氧化氢0.05％分散于水中制成光触媒水溶液；在强度为0.5mW/cm2的蓝光LED的照射下，使用微细气泡发生器(Four-T Kaken Co.,Ltd制DU-250型)，将烟草燃烧形成的污染烟气以直径为1μm～100μm的气泡形式吹入光触媒水溶液中；立即采集通过光触媒水溶液的空气并用气相色谱仪加以分析，其结果表明，烟气中所含乙醛，尼古丁，以及氨等化学物质均未被检出。
对比例1
将具有氧化硅表面负载的氧化钛溶胶(昭和电工公司产ジュピターS，粒径约50nm)以0.2％重量比，以及过氧化氢0.1％分散于水中制备成为光触媒水溶液；在强度约为4mW/cm2的太阳光照射下，将甲醛浓度为1ppm的空气灌入气球并使之与设备气体进口连接，将污染气体直接通入光触媒水溶液中；迅速采集通过光触媒水溶液后的空气并用气相色谱仪进行成分分析，其结果表明，空气中的甲醛浓度仅降至0.25ppm，其净化效率远低于实施例1。
实施例4
将具有羟基磷灰石表面负载的氧化钛溶胶(昭和电工公司产品，ジュピターF4APS，粒径约50nm)0.2％分散于水中制成光触媒水溶液；在强度为0.5mW/cm2的蓝光LED的照射下，使用微细气泡发生器(Four-T Kaken Co.,Ltd制DU-250型)，将甲醛浓度为1ppm的空气以直径为1μm～100μm的气泡形式吹入光触媒水溶液中；迅速采集通过光触媒水溶液后的空气并用气相色谱仪进行成分分析，其结果表明，空气中甲醛浓度降至0.05ppm。可见，在没有氧化助剂条件下，光触媒效果有所降低。
本实用新型设计紧凑合理，各个部件体积小重量轻，可以全部收纳于一个壳体之内。本实用新型不使用紫外光，对人体和塑料器件没有损害。本实用新型氧化钛光触媒粒子具有无毒无害的无机物包覆，不直接接触和损害人体或塑料制品。本实用新型中氧化钛光触媒粒子可以具有含铁无机物负载，对波长为570nm以下的可见光发生有效的光催化响应。本实用新型的冷凝板(即溶液水滴回收板)设置于同一壳体之中，结构简单，效果良好。综上所述，本实用新型具有优异的技术进步性。
产业应用性
本实用新型提供了一种可将被PM2.5，有害化学物质，恶臭，杂菌，霉菌孢子，细菌，病毒等污染的空气高效净化的净化器，可广泛适用于医院，看护施设，学校，酒店，公共建筑，车站，机场，汽车，飞机，船舶，剧场，美术馆，博物馆，运动施设，畜舍，温室，以及工厂等各种场所。