高效、快速的厕所空气消毒装置及其使用方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010572076.7 (22)申请日 2020.06.22 (71)申请人 东华大学 地址 201600 上海市松江区人民北路2999 号 申请人 上海羿清环保科技有限公司 (72)发明人 李方吴亮娄蒙蒙 (74)专利代理机构 上海申汇专利代理有限公司 31001 代理人 徐俊 (51)Int.Cl. B01D 53/86(2006.01) B01D 53/72(2006.01) B01D 46/12(2006.01) A61L 9/18(2006.01) A61L 2/。

2、24(2006.01) A61L 2/14(2006.01) (54)发明名称 一种高效、 快速的厕所空气消毒装置及其使 用方法 (57)摘要 本发明涉及一种高效、 快速的厕所空气消毒 装置， 可工作于工作模式一及工作模式二， 包括 可移动的消毒机体， 其特征在于， 消毒机体内设 有PLC控制模块、 前处理区域、 风机区域及光催化 氧化区域。 本发明的另一个技术方案是提供了一 种上述的高效、 快速的厕所空气消毒装置的使用 方法。 本发明优点是： 二氧化钛负载银纳米颗粒 不仅有效分离光生电子和空穴， 提高了光催化效 率， 而且银纳米颗粒能够辅助活性氧和过氧化氢 杀菌消毒； 银纳米颗粒和二氧化钛纳。

3、米颗粒耦 合， 特有的Z路线光生电子传导路径， 降低能带宽 度， 采用可见光催化， 不产生紫外光污染； 对细 菌、 病毒及恶臭异味污染有较高的除去效率， 能 有效降低厕所内传染病因空气传播的风险。 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 CN 111686579 A 2020.09.22 CN 111686579 A 1.一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 可工作于工作模式一及工作模式二， 包括可移 动的消毒机体， 其特征在于， 消毒机体上设有在工作模式二时打开的出风口一、 在工作模式 一时打开的出风口二及进风口， 空气通过出风口一排出至厕所外， 空气通过出风口二排出 至厕所内， 消毒机体内设。

4、有PLC控制模块、 前处理区域、 风机区域及光催化氧化区域， 其中： 风机区域用于通过进风口将厕所内的空气吸入消毒机体内， 消毒装置工作于工作模式 二时， 被风机区域吸入的空气通过出风管路一经由打开的出风口一排出至厕所外， 消毒装 置工作于工作模式一时， 被风机区域吸入的空气通过出风管路二依次经过前处理区域及风 机区域后经由打开的出风口二排出至厕所内； 前处理区域， 用于过滤空气中的大颗粒； 光催化氧化区域设置有负载高效催化剂的光催化过滤网及由PLC控制模块控制的可见 光灯组， 在光催化氧化区域中， 贵金属颗粒与二氧化钛通过喷涂及烧结的方式与光催化过 滤网结合， 二氧化钛与贵金属结合促使光生电。

5、子在贵金属区域富集， 光生空穴则向二氧化 钛区域迁移， 促进了光生电子和空穴的分离； 光催化过滤网负载的高效催化剂吸收光子， 与 吸附在其表面的水分子反应， 产生羟基自由基、 活性氧及过氧化氢， 羟基自由基与吸附在光 催化过滤网表面的有机物反应， 产生小分子物质， 此外， 通过活性氧及过氧化氢的协同作 用， 分解构成细菌的有机物。 2.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述消毒机 体底部安装有滑轮。 3.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述出风管 路一上设有由所述PLC控制模块控制的电磁阀一， 通过电磁阀一打开/关闭所述。

6、出风口一； 所述出风管路二上设有由所述PLC控制模块控制的电磁阀二， 通过电磁阀二打开/关闭所述 出风口二。 4.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述前处理 区域设有粗效过滤网。 5.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述光催化 过滤网为蜂窝铝基板， 孔径为200-230 m、 厚度为10-20cm， 风阻50pa。 6.如权利要求5所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述高效催 化剂为贵金属银纳米团簇耦合二氧化钛光催化剂， 二氧化钛粒径为10-30nm， 银粒径为1- 2nm， 负载银含量为0.1。

7、-0.5。 7.如权利要求6所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述高效催 化剂的制备方法为： 高温气相快速反应及溶液分散高压脉冲喷涂， 喷涂温度为30， 喷涂范 围在0.5cm2， 喷涂流速控制在2-3m/s， 间歇脉冲喷涂， 金属颗粒在高压及高温烧结条件下均 匀负载到所述光催化过滤网表面。 8.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 通过智能云 储存技术获取所述PLC控制模块的相关数据， 便于相关人员随时查看消毒装置的运行状况。 9.如权利要求1所述的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置， 其特征在于， 所述PLC控制 模块具有远程启动/关。

8、闭功能， 便于在远端的相关人员启动/关闭消毒装置。 10.一种如权利要求1所述的高效、 快速的厕所空气消毒装置的使用方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111686579 A 2 步骤1、 将如权利要求1所述的消毒装置运行时间点选择为夜晚后， 将消毒装置推至厕 所内， 关闭厕所内的窗户和风机； 步骤2、 启动消毒装置， 消毒装置运行于工作模式一， 此时， 出风口一关闭、 出风口二打 开， 风机区域在PLC控制模块的控制下， 将厕所的恶臭气体及有毒有害病菌经进风口、 出风 管路二传送到前处理区域及光催化氧化区域中； 在前处理区域中， 气体中的大颗粒被有效拦截；。

9、 在光催化氧化区域中， 经可见光激发， 光催化过滤网上的高效催化剂吸收光子， 与表面 的水分子反应生产OH和活性物质， 传入催化氧化区域的空气中的挥发性有机物碰撞吸附 在光催化过滤网上的OH及活性物质， 并与OH及活性物质反应， 分解成无毒的小分子物 质； 传入催化氧化区域的空气中的病菌接触催化剂产生的活性物质及其表面负载的纳米银 失活； 步骤3、 消毒装置在工作模式一下运行一段时间后， 关闭工作模式一并关闭消毒装置； 步骤4、 消毒装置停止运行一段时间后， 再次启动， 此时消毒装置运行工作模式二， 出风 口一打开、 出风口二关闭， 风机区域通过进风口不断地将厕所内的气体吸入， 并通过出风口 。

10、一将气体排出至厕所外； 步骤5、 消毒装置在工作模式二下运行一段时间后， 关闭工作模式二并关闭消毒装置， 将消毒装置移出厕所。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111686579 A 3 一种高效、 快速的厕所空气消毒装置及其使用方法 技术领域 0001 本发明涉及消毒及气体净化领域， 特别是涉及厕所内的空气消毒及净化装置及其 使用方法。 背景技术 0002 厕所在使用的过程中产生出各种异味(有机污染物)、 细菌及携带病菌的气溶胶。 由于人群分布复杂、 使用频繁、 人流量大， 公共厕所成为一个潜在的感染病菌的场所之一。 0003 传统的厕所消毒方式为喷洒消毒水， 病菌等微生物通过消毒水的有效。

11、成分被氧化 分解， 达到消毒的目的。 该过程存在以下缺点和不足： 消毒水需要人工喷洒， 擦洗地面、 扶 手， 卫生人员暴露在含病菌的空气中， 增加了被感染的风险。 另外， 消毒水存在一定的味道， 挥发的消毒水刺激人呼吸道， 存在诱发细胞变异等危害。 由于携带病菌的气溶胶在空气中 停留以及附着在厕所墙壁和门把手上， 消毒水喷洒， 无法持续对空气中的病菌进行消毒， 同 时卫生人员也无法对厕所的墙壁和扶手经常性地消毒。 最后， 厕所的换气方式多为负压通 风， 直接将厕所的空气排放到自然界中， 未能彻底消除病毒和挥发性有机污染物。 0004 已申请的关于厕所消毒装置的实用新型专利CN 20973530。

12、2 U中， 采用臭氧发生器 产生臭氧进行有机物分解， 但臭氧浓度需很好地控制以防对人体造成危害。 另外臭氧的氧 化速率和效果亟待验证。 实用新型专利CN 209877228 U利用光催化系统进行杀菌除臭， 紫 外光的使用对设备密闭性要求高， 且存在一定的外溢风险， 催化氧化效率偏低。 发明内容 0005 本发明目的是： 高效地降解厕所空气中的有机污染物及杀菌消毒， 降低被厕所病 菌感染的风险。 0006 为了达到上述目的， 本发明的技术方案是提供了一种高效、 快速的厕所空气消毒 装置， 可工作于工作模式一及工作模式二， 包括可移动的消毒机体， 其特征在于， 消毒机体 上设有在工作模式二时打开的。

13、出风口一、 在工作模式一时打开的出风口二及进风口， 空气 通过出风口一排出至厕所外， 空气通过出风口二排出至厕所内， 消毒机体内设有PLC控制模 块、 前处理区域、 风机区域及光催化氧化区域， 其中： 0007 风机区域用于通过进风口将厕所内的空气吸入消毒机体内， 消毒装置工作于工作 模式二时， 被风机区域吸入的空气通过出风管路一经由打开的出风口一排出至厕所外， 消 毒装置工作于工作模式一时， 被风机区域吸入的空气通过出风管路二依次经过前处理区域 及风机区域后经由打开的出风口二排出至厕所内； 0008 前处理区域， 用于过滤空气中的大颗粒； 0009 光催化氧化区域设置有负载高效催化剂的光催化。

14、过滤网及由PLC控制模块控制的 可见光灯组， 在光催化氧化区域中， 贵金属颗粒与二氧化钛通过喷涂及烧结的方式与光催 化过滤网结合， 二氧化钛与贵金属结合促使光生电子在贵金属区域富集， 光生空穴则向二 氧化钛区域迁移， 促进了光生电子和空穴的分离； 光催化过滤网负载的高效催化剂吸收光 说明书 1/4 页 4 CN 111686579 A 4 子， 与吸附在其表面的水分子反应， 产生羟基自由基、 活性氧及过氧化氢， 羟基自由基与吸 附在光催化过滤网表面的有机物反应， 产生小分子物质， 此外， 通过活性氧及过氧化氢的协 同作用， 分解构成细菌的有机物。 0010 优选地， 所述消毒机体底部安装有滑轮。

15、。 0011 优选地， 所述出风管路一上设有由所述PLC控制模块控制的电磁阀一， 通过电磁阀 一打开/关闭所述出风口一； 所述出风管路二上设有由所述PLC控制模块控制的电磁阀二， 通过电磁阀二打开/关闭所述出风口二。 0012 优选地， 所述前处理区域设有粗效过滤网。 0013 优选地， 所述光催化过滤网为蜂窝铝基板， 孔径为200-230 m、 厚度为10-20cm， 风 阻50pa。 0014 优选地， 所述高效催化剂为贵金属银纳米团簇耦合二氧化钛光催化剂， 二氧化钛 粒径为10-30nm， 银粒径为1-2nm， 负载银含量为0.1-0.5。 0015 优选地， 所述高效催化剂的制备方法为。

16、： 高温气相快速反应及溶液分散高压脉冲 喷涂， 喷涂温度为30， 喷涂范围在0.5cm2， 喷涂流速控制在2-3m/s， 间歇脉冲喷涂， 金属颗 粒在高压及高温烧结条件下均匀负载到所述光催化过滤网表面。 0016 优选地， 通过智能云储存技术获取所述PLC控制模块的相关数据， 便于相关人员随 时查看消毒装置的运行状况。 0017 优选地， 所述PLC控制模块具有远程启动/关闭功能， 便于在远端的相关人员启动/ 关闭消毒装置。 0018 本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的高效、 快速的厕所空气消毒装置的 使用方法， 其特征在于， 包括以下步骤： 0019 步骤1、 将上述的消毒装置运行时间。

17、点选择为夜晚后， 将消毒装置推至厕所内， 关 闭厕所内的窗户和风机； 0020 步骤2、 启动消毒装置， 消毒装置运行于工作模式一， 此时， 出风口一关闭、 出风口 二打开， 风机区域在PLC控制模块的控制下， 将厕所的恶臭气体及有毒有害病菌经进风口、 出风管路二传送到前处理区域及光催化氧化区域中； 0021 在前处理区域中， 气体中的大颗粒被有效拦截； 0022 在光催化氧化区域中， 经可见光激发， 光催化过滤网上的高效催化剂吸收光子， 与 表面的水分子反应生产OH和活性物质， 传入催化氧化区域的空气中的挥发性有机物碰撞 吸附在光催化过滤网上的OH及活性物质， 并与OH及活性物质反应， 分解。

18、成无毒的小分 子物质； 传入催化氧化区域的空气中的病菌接触催化剂产生的活性物质及其表面负载的纳 米银失活； 0023 步骤3、 消毒装置在工作模式一下运行一段时间后， 关闭工作模式一并关闭消毒装 置； 0024 步骤4、 消毒装置停止运行一段时间后， 再次启动， 此时消毒装置运行工作模式二， 出风口一打开、 出风口二关闭， 风机区域通过进风口不断地将厕所内的气体吸入， 并通过出 风口一将气体排出至厕所外； 0025 步骤5、 消毒装置在工作模式二下运行一段时间后， 关闭工作模式二并关闭消毒装 置， 将消毒装置移出厕所。 说明书 2/4 页 5 CN 111686579 A 5 0026 与现有。

19、技术相比， 本发明提供的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置及其使用方 法具有以下有益效果： 0027 (1)二氧化钛负载银纳米颗粒不仅有效分离光生电子和空穴， 提高了光催化效率， 而且银纳米颗粒能够辅助活性氧和过氧化氢杀菌消毒； 0028 (2)银纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒耦合， 特有的Z路线光生电子传导路径， 降低 能带宽度， 采用可见光催化， 不产生紫外光污染； 0029 (3)对细菌、 病毒及恶臭异味污染有较高的除去效率， 能有效降低厕所内传染病因 空气传播的风险； 0030 (4)集成化及模块化设备， 占地面积小、 移动方便、 即插即用， 卫生人员无需专业培 训； 0031 (5)相比。

20、传统消毒方式， 该消毒过程安全、 环保、 无污染物产生。 附图说明 0032 图1为本发明提供的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置的正视图(内部剖视)； 0033 图2为本发明提供的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置的侧视图； 0034 图3为本发明提供的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置的俯视图。 具体实施方式 0035 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后， 本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 0036 如图。

21、1至图3所示， 本发明公开的一种高效、 快速的厕所空气消毒装置包括消毒机 体5， 消毒机体5底部安装有滑轮， 消毒机体5内设有PLC控制模块4、 前处理区域2、 风机区域1 及光催化氧化区域3。 0037 PLC控制模块4和风机区域1位于消毒机体5内空间的左右两侧。 光催化氧化区域3 位于PLC控制模块4和前处理区域2之间。 前处理区域2设有粗效过滤网11(例如粗滤布)， 材 质为尼龙或玻璃纤维。 光催化氧化区域3设置有负载高效催化剂的光催化过滤网3-1及由 PLC控制模块4控制的可见光灯组3-2。 光催化过滤网3-1为蜂窝铝基板， 孔径为200-230 m、 厚度为10-20cm， 风阻50。

22、pa。 高效催化剂为贵金属银纳米团簇耦合二氧化钛光催化剂， 二 氧化钛粒径为10-30nm， 银粒径为1-2nm， 负载银含量为0.1-0.5。 催化剂的制备方法为： 高 温气相快速反应及溶液分散高压脉冲喷涂， 喷涂温度为30， 喷涂范围在0.5cm2， 喷涂流速 控制在2-3m/s， 间歇脉冲喷涂， 金属颗粒在高压及高温烧结条件下均匀负载到光催化过滤 网3-1表面。 风机区域1设置有由PLC控制模块4控制的风机1-1。 风机1-1通过出风管路一与 设置于消毒机体5顶部的出风口一6相连通。 风机1-1与出风管路二相连通， 出风管路二依次 连通前处理区域2及光催化氧化区域3后与设置于消毒机体5顶。

23、部的出风口二7相连通。 风机 1-1通过进风管路与设置于消毒机体5正面的进风口8相连通。 出风管路一及出风管路二上 分别设有由PLC控制模块4控制的电磁阀一9、 电磁阀二10。 0038 电磁阀二10开启后， 被风机1-1经由进风口8吸入的外部气体先经前处理区域2中 说明书 3/4 页 6 CN 111686579 A 6 的粗效过滤网11过滤掉大颗粒后， 进入光催化氧化区域3。 在光催化氧化区域3中， 贵金属颗 粒与二氧化钛通过喷涂及烧结的方式与光催化过滤网3-1结合。 二氧化钛与贵金属结合促 使光生电子在贵金属区域富集， 光生空穴则向二氧化钛区域迁移， 促进了光生电子和空穴 的分离。 光催。

24、化过滤网3-1负载的高效催化剂吸收光子， 与吸附在其表面的水分子反应， 产 生羟基自由基、 活性氧及过氧化氢。 由于羟基自由基具有很高的反应能， 能够有效地与吸附 在光催化过滤网3-1表面的有机物反应， 产生小分子物质。 此外， 由于活性氧及过氧化氢的 协同作用， 可以分解构成细菌的有机物， 使其具有一定的杀菌作用。 经过前处理区域2的气 体再进入光催化氧化区域3进行处理后， 通过出风口二7向外排放。 0039 本实施例中， 风机1-1采用流量为500m3/h-2000m3/h的大流量风机， 在PLC控制模块 4控制下本发明可以工作于工作模式一， 也可以工作于工作模式二。 当本发明工作于工作模。

25、 式一时， 打开电磁阀二10， 关闭电磁阀一9， 风机1-1通过进风口8将厕所内的气体吸入后， 经 过前处理区域2及光催化氧化区域3后通过出风口二7排出， 设备运行15-20min后关闭， 保证 了厕所空气中的活性氧及羟基自由基对厕所墙壁及扶手的有效消毒。 当本发明工作于工作 模式二时， 打开电磁阀一9， 关闭电磁阀二10， 出风口一6接至室外空气， 设备运行15-20min 后关闭。 风机1-1通过进风口8不断地将厕所内的气体吸入， 并通过出风口一6将气体排出至 厕所外。 两种模式的运行保证人进入厕所前将消毒后的厕所空气置换， 减少残留自由基和 活性氧对人体的危害。 0040 通过智能云储存。

26、技术获取PLC控制模块4的相关数据， 便于相关人员随时查看本发 明提供的设备的运行状况。 PLC控制模块4具有远程启动/关闭功能， 便于在远端的相关人员 启动/关闭本发明提供的设备。 0041 本发明的使用方法为主要分为两步： 0042 第一步、 将本发明提供的风机流量为600m3/h的消毒设备运行时间点选择为夜晚。 将本发明提供的消毒设备推至空气体积为30m3左右的厕所内， 关闭厕所内的窗户和风机， 插上设备电源， 离开厕所。 远程启动本发明提供的设备， 设备运行于上述的工作模式一， 此 时， 风机1-1在PLC控制模块4的控制下， 将厕所的恶臭气体及有毒有害病菌经进风口8、 出风 管路二传。

27、送到前处理区域2及光催化氧化区域3中。 在前处理区域2中， 气体中的大颗粒被有 效拦截。 在光催化氧化区域3中， 经可见光激发， 光催化过滤网3-1上的催化剂吸收光子， 与 表面的水分子反应生产OH和活性物质， 传入催化氧化区域3的空气中的挥发性有机物碰 撞吸附在光催化过滤网3-1上的OH及活性物质， 并与OH及活性物质反应， 分解成无毒的 小分子物质。 病菌接触催化剂产生的活性物质及其表面负载的纳米银失活。 待运行15min使 得厕所空气被循环消毒5-6次， 关闭工作模式一。 0043 第二步、 关闭本发明提供的设备15-30min后， 再次远程启动本发明提供的设备， 运 行上述的工作模式二。 关闭本发明提供的设备1530min的目的是使厕所内的墙壁、 扶手等 表面沉积的细菌气溶胶被空气中残留的活性物质杀菌消毒。 工作模式二运行15-20min， 将 厕所内的空气吹出厕所， 防止残留的自由基对人体产生危害。 随后关闭本发明提供的设备， 将其移出厕所。 说明书 4/4 页 7 CN 111686579 A 7 图1 图2 说明书附图 1/2 页 8 CN 111686579 A 8 图3 说明书附图 2/2 页 9 CN 111686579 A 9 。

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