專利名稱：具有大面積殺菌除污能力的led光纖光觸媒裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，屬于環保節能設備技術領域。
背景技術：
當今世界由于工業化、城市人口膨脹、氣候變化、化學產品應用造成環境急劇惡 化，目前我國城市空氣質量和我國七大水系、湖泊、水庫、部分地區地下水受到不同程度的 污染，因此如何殺滅空氣及水中的有害有機污染物、細菌和除臭已經成為人們日益關切的 問題。光觸媒凈化技術是近年來興起的一種高科技前沿凈化技術，在光照射下，光觸媒 能吸收光能，使其表面發生激勵而產生電子(e_)和空穴(h+)。這些電子和空穴具有很強 的還原和氧化能力，能與水或容存的氧反應，產生氫氧根自由基(·0Η)和超級陰氧離子 (·0)。這些空穴和氫氧根自由基的氧化能具有很強的氧化能力，幾乎能將所有構成有機物 分子的化學鍵切斷分解。因此可以將各種有害化學物質、惡臭物質分解或無害化處理，達到 直接殺滅細菌和徹底分解有機物為CO2和H2O等無機無害小分子的目的，從而凈化空氣、水 體及抗污除臭。跟傳統凈化技術相比，光觸媒凈化技術具有以下四個方面的特點1)徹底的凈 化，是分解而不是吸附；2)對幾乎所有污染物起作用，特別是對人們不易感知的細菌和病 毒進行徹底分解；3)常溫下就可實現，不存在飽和問題，維護方便、周期長、效率高、省電； 4)安全的凈化，不需高電壓，最終產物是0)2和吐0等無機無害小分子，對人體無害，無噪音。因此，光觸媒凈化技術得到了人們的廣泛關注。專利CN03149785.3采用一種真空 紫外光觸媒凈化空氣和水的裝置，其采用185納米的紫外線的低壓汞燈，在整個反應過程 中結合真空紫外光解作用和光觸媒兩者的作用達到凈化水和空氣的目的；但是整個過程能 耗高、體積大，不利于小型器件的使用。如專禾IJ CN1463752、US7, 393，626、US7, 345，166等 均采用UVC型紫外燈作為光源，二氧化鈦作為光觸媒材料進行殺毒，但是能耗高、裝置規模 大，不利于與場所裝置配套使用。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種具有大面積殺菌除污能力的 LED光纖光觸媒裝置，能夠在低能耗、低成本條件下在各種場合中與各種儀器設備配套使 用，對空氣、水體中病毒、細菌和室內揮發性有機污染物進行高效處理。本發明的目的通過以下技術方案來實現具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發光二極管、光纖耦合器 和側發光光纖，其特征在于在側發光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側發光光纖的兩 端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設置一發光二極管。進一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述側發光光纖的材料采用PMMA塑料、或石英、或玻璃。更進一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述側發 光光纖為多組結構，呈平行排列或交織成網狀。再進一步地，上述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，所述光觸 媒材料層為納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料。本發明技術方案突出的實質性特點和顯著的進步主要體現在①本發明采用LED節能芯片，具有工作電壓低、能耗小、發光效率高、壽命長、響應 快、體積小、全固化、冷光源、綠色環保、驅動容易等優點；②采用LED側發光光纖，具有光損耗小、透光性強安全、造價低、節能、環保、不受 潮氣危害、使用壽命長等優點；LED側發光光纖采用多組排列結構，通過該方法能大大減少 LED芯片的使用量，顯著降低裝置制造成本；
③采用將LED側發光光纖直接作為光觸媒擔載體，有效縮短光源到光觸媒材料之 間的距離，能夠提高光觸媒材料的光催化效率及重復使用率；④本發明裝置結構緊湊，體積小，使用安全，適用于居室、醫院、酒店、寫字樓、學 校、電影院等各類室內場所和密封空間；堪稱具有新穎性、創造性、實用性的好技術，簡易適 用，市場前景廣闊。
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明圖1 本發明的結構示意圖。圖中各附圖標記的含義見下表
附圖 含義附圖 含義P ]
標記標記標記 含義
第一發光二極第二發光二極第一光纖耦合
lalb2a
管管器
第二光纖耦合
2b3a 第一負極 3b 第二負極 器
第一正極4b 第二正極 5 光觸媒材料層 ““6 側發光光纖
具體實施例方式
如圖1所示的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，主要包括發光二極管、光纖耦合器和側發光光纖，在側發光光纖6的外緣表面包覆光觸媒材料層5，在側發 光光纖6的左端部連接第一光纖耦合器2a，第一光纖耦合器2a中設置第一發光二極管la， 第一發光二極管Ia具有第一負極3a和第一正極4a ；在側發光光纖6的右端部連接第二光 纖耦合器2b，第二光纖耦合器2b中設置第二發光二極管lb，第二發光二極管Ib具有第二 負極3b和第二正極4b。LED光纖光觸媒裝置尺寸可在0. 1 50米之間任意調節，可單獨 使用，也可作為空氣凈化器、工業廢水處理器、湖泊有機廢水處理器的附件配套使用。
第一發光二極管Ia和第二發光二極管Ib作為光源，兩發光二極管采用LED節能 芯片，具有工作電壓低、能耗小、發光效率高、成本低、壽命長、響應快、體積小、全固化、冷光 源、綠色環保、驅動容易等優點。第一光纖耦合器2a和第二光纖耦合器2b能夠將LED光源 產生的光能量完全傳輸進側發光光纖中，不產生能量損耗。側發光光纖6的材料采用聚合 物、石英、玻璃等材料，具有光損耗小、透光性強、安全、造價低、節能、環保、不受潮氣危害、 使用壽命長等優點。側發光光纖6為多組結構，呈平行排列或交織成網狀；能使紫外光光源 面積擴大，能夠將LED點光源變成面光源；通過該方法大大減少LED芯片的使用量，大大降 低了裝置制造成本。側發光光纖6的透光長度可在0 50米之間調節，能夠與現有需使用 光觸媒技術的場合中集成使用，包括空調、空氣凈化器、工業廢水處理、湖泊有機廢水的處 理等。光觸媒材料層5為各種形貌的納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料，光觸媒材料直接 擔載在側發光光纖上，使光觸媒效率大大增加。具體應用時，首先將光纖兩端通上直流驅動電壓，在直流電壓的驅動下，LED光源 被點亮，然后光能量通過光纖耦合器將光導入側發光光纖中，經側發光光纖擴大面積的光 源激發光觸媒材料，光觸媒材料受激生成電子-空穴對，產生的空穴h+具有強氧化性和電 子具有強還原性，空穴分解催化劑表面吸附的水產生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還 原成活性離子氧，從而具備極強的氧化_還原作用，能夠將環境中存在的有害有機物及病 菌分解為C02、H2O及無機物小分子，達到徹底摧毀各種有害污染物。綜上所述，本發明設計獨特、結構緊湊，體積小，使用安全，可與空氣凈化器、工業 廢水處理器、湖泊有機廢水處理器配套使用，對空氣、水體中的病毒、細菌和室內揮發性有 機污染物進行高效處理，達到理想的環境凈化效果；廣泛適用于居室、醫院、酒店、寫字樓、 學校、電影院等各類室內場所和密封空間。需要理解到的是上述說明并非是對本發明的限制，在本發明構思范圍內，所進行 的添加、變換、替換等，也應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發光二極管、光纖耦合器和側發光光纖，其特征在于在側發光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側發光光纖的兩端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設置一發光二極管。
2.根據權利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述側發光光纖的材料采用PMMA塑料、或石英、或玻璃。
3.根據權利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述側發光光纖為多組結構，呈平行排列或交織成網狀。
4.根據權利要求1所述的具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，其特征在 于所述光觸媒材料層為納米氧化鈦材料、或納米氧化鋅材料。
全文摘要
本發明提供一種具有大面積殺菌除污能力的LED光纖光觸媒裝置，包括發光二極管、光纖耦合器和側發光光纖，在側發光光纖的外緣表面包覆光觸媒材料層，側發光光纖的兩端部分別連接一光纖耦合器，每一光纖耦合器中設置一發光二極管。該裝置可單獨使用，也可與空氣凈化器、工業廢水處理器、湖泊有機廢水處理器配套使用，對空氣、水體中的病毒、細菌和室內揮發性有機污染物進行高效處理，達到理想的環境凈化效果；結構緊湊，使用安全。
文檔編號A61L9/18GK101810876SQ20091002523
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月25日 優先權日2009年2月25日
發明者代凱, 楊輝, 王懷兵, 陳韋 申請人:蘇州納米技術與納米仿生研究所