本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种光催化纤维净化空气装置及其使用方法。
背景技术：
空气净化是指对室内空气进行杀菌消毒、降尘除霾、祛除有害装修残留以及异味等，改善居家生活质量，保护人们身体健康。
光催化剂是一种在光的照射下，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质。光催化剂是将光能转换成为化学反应的能量，产生催化作用，使周围水分子及氧气激发成极具氧化力的羟基自由基和超氧离子自由基，其能够分解对人体和环境有害的有机物质和部分无机物质，加速反应，不造成资源浪费，且不形成新污染产物。
催化反应的过程为反应物在催化剂周围发生反应，同时外围的反应物不断向催化剂扩散(因为此处反应物不断被消耗而浓度降低)，生成物则不断向外围扩散，即该过程包括七个步骤：①原料分子自主气流中向催化剂扩散；②接近催化剂的原料分子向微孔内表面扩散；③靠近催化剂表面的原料分子被催化剂吸附；④被吸附的分子在催化剂的作用下进行化学反应；⑤生成的产品分子从催化剂上脱附下来；⑥脱附下来的产品分子从微孔内向外扩散；⑦产品分子从催化剂外表面再扩散到主气流中，然后离开反应器。
目前，由于光催化剂的无污染、可持续性，已有将光催化剂运用于空气净化，例如最为广泛的纳米二氧化钛颗粒，但纳米粉体容易流失、易团聚和对人体存在健康隐患，因此一般将纳米二氧化钛颗粒负载在载体上，但常规表层涂覆，容易被污物沾附导致催化效率降低，并且催化效率不可控。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种光催化纤维净化空气装置及其使用方法，以克服现有技术中存在的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种光催化纤维净化空气装置，通过光催化纤维净化空气，该装置包括框体，设置于所述框体内的若干光催化纤维，连接若干所述光催化纤维的拉伸组件，以及面向若干所述光催化纤维照射的紫外灯；
所述框体由第一组板、第二组板以及第三组板围设而成，所述第一组板包括相对设置的两固定板，若干所述光催化纤维的一端与一所述固定板固定，并且另一端向另一所述固定板的方向伸展，所述第二组板包括相对设置的两挡光板，两所述挡光板分别设置于所述固定板的侧边，并与其固定，所述紫外灯设置于所述挡光板上，并朝向所述光催化纤维照射，所述第三组板包括相对设置的两通风板，两所述通风板分别设置于所述固定板的侧边，并与其和对应的所述挡光板固定；
所述拉伸组件包括拉伸板，所述拉伸板设置于两所述固定板之间，若干所述光催化纤维的自由端与所述拉伸板固定，所述拉伸板能够沿所述光催化纤维的长度方向移动；
所述光催化纤维至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒,所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维。
优选地，所述光催化纤维为皮芯结构，包括皮层和包覆于所述皮层内的芯层，所述皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒。
优选地，两所述固定板之间设置有导风组件，所述导风组件包括若干交错排布的导风板，若干所述导风板形成z形空气流动路径，所述导风板与所述固定板或所述挡光板固定，所述拉伸板上设置有与所述导风板对应的避位孔，并能够沿所述导风板的长度方向移动。
优选地，所述拉伸组件还包括与所述拉伸板连接的拉绳、以及卷绳器，所述卷绳器固定于远离所述光催化纤维的所述固定板上，所述拉绳连接于所述拉伸板背离所述光催化纤维的一面，并与所述卷绳器连接。
优选地，所述挡光板上设置有滑槽，所述拉伸板的两端分别设置有相匹配的滑块，所述拉绳拉动所述拉伸板在所述滑槽内滑动。。
优选地，所述装置还包括过滤网，所述过滤网设置于空气流向的末端。
优选地，所述光催化纤维的轴向与空气流通方向垂直。
优选地，所述光催化纤维的横截面为扁片结构。
本发明还提供了一种光催化纤维净化空气装置的使用方法，包括以下步骤：
调整所述拉伸板与所述固定板相距适当距离；
启动所述紫外灯；
定时或根据空气环境情况，移动所述拉伸板对所述光催化纤维拉伸，使所述光催化纤维表面产生龟裂结构。
优选地，所述适当距离为使得所述光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离。
优选地，每160-200小时所述拉伸板向远离所述光催化纤维的方向移动2-5cm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过框体内部设置的光催化纤维净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，实现对二氧化钛颗粒裸露率的提高，在一定时间内持续净化空气，并在一定程度上实现对催化反应的控制。
(2)本发明通过成纤高聚物聚合纳米二氧化钛颗，并且采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，纤维生产成本低，同时由于未经预取向处理的纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较高的龟裂度，降低了设备制造成本。
(3)本设备通过拉伸光催化纤维使其外表面龟裂，龟裂一方面使得覆盖在纤维表面的污物或反应物能够至少部分掉落，起到一定清洁作用，恢复裸露表面的二氧化钛颗粒，另一方面，由龟裂位置向内裸露出内部的二氧化钛颗粒，由此两点避免催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制二氧化钛颗粒的裸露率也能够在一定程度上控制催化反应进程。
(4)本发明通过导风组件形成z形空气流通路径，使得在有限空间内空气流经更多光催化纤维，提高净化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的透视结构示意图，其中，未示出光催化纤维；
图2为图1中去除一通风板和一挡光板后的立体结构示意图；
图3为图1中去除一固定板后的俯视结构示意图；
图4为图1中去除一通风板和部分导风板、光催化纤维后的立体结构示意图；
图5为本发明一实施例中光催化纤维的剖视示意图；
图6为本发明另一实施例中光催化纤维的剖视示意图。
具体地，10-框体，11-固定板，12-挡光板，13-通风板，131-通风区域，132-遮盖区域，1311-通风孔，
20-光催化纤维，21-皮层，22-芯层，
30-拉伸组件，31-拉伸板，311-避位孔，32-拉绳，33-卷绳器，
40-紫外灯，
50-导风组件，51-第一导风板，52-第二导风板51。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1示出了一种光催化纤维净化空气装置的透视结构示意图，其中，为示图清楚，未示出光催化纤维。
如图1所示，一种光催化纤维净化空气装置，通过光催化纤维净化空气，该装置包括框体10，设置于框体10内的若干光催化纤维20，连接若干光催化纤维20的拉伸组件30，以及面向若干光催化纤维20照射的紫外灯40。通过框体10内部设置的光催化纤维20净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维20的拉伸，实现对二氧化钛颗粒裸露率的提高，在一定时间内持续净化空气，并在一定程度上实现对催化反应的控制。
具体地，框体10由第一组板、第二组板以及第三组板围设而成，第一组板包括相对设置的两固定板11，第二组板包括相对设置的两挡光板12，两挡光板12分别设置于固定板11的侧边，并与其固定，第三组板包括相对设置的两通风板13，两通风板13分别设置于固定板11的侧边，并与其和对应的挡光板12固定。框体10通过多个板块组成一个相对封闭的空间，使得空气经由一通风板流入，由另一通风板流出，在内部空间净化。为提高空气流通效率，在框体10内或外可以根据需求设置有抽气机或鼓风机，并且进一步地，可以配合选择恰当功率的抽气机或鼓风机，形成较大风力，提供类似于风扇的功能。进一步地，框体10内还可以设置有加湿装置，以输送湿润洁净的空气。
固定板11、挡光板12优选为无通孔板，以为内部部件提供便捷灵活的安装位置。通风板13上设置有贯通厚度方向的通风孔1311，以允许空气自由流通，该通风孔1311的直径优选为2-5厘米。为在保证空气流通量的基础上减小内部部件与外部接触，通风板13可以设置为包括两区域，一为通风区域131，另一为遮盖区域132，通风孔1311设置在通风区域131内，以实现空气流通，其他部件，例如卷绳器33(下文将予以说明)设置在遮盖区域132的后方，以减少其与外部的直接接触，延长装置使用寿命。
光催化纤维20至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒,成纤高聚物混合纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生光催化纤维20。成纤高聚物可以为涤纶材料，当然不限于此。在制造过程中，涤纶纤维喷丝液中预先参入纳米二氧化钛颗粒，采用直接喷丝产生，即无需经过预取向度拉伸，只要喷丝工作后的初生纤维即可，对原料纤维的工艺需求仅限初步制备即可，因此纤维生产成本低。同时由于未经预取向处理的纤维中存在大量非有序排列的大分子链或链段，因此纤维结构强度低、结构稳定性低，因此后续使用时容易拉伸产生形变，即以较小的拉力就可产生较高的龟裂度，降低了设备制造成本。使用过程中，通过拉伸使光催化纤维20的外表面龟裂，龟裂一方面使得覆盖在纤维表面的污物或反应物能够至少部分掉落，起到一定清洁作用，恢复裸露表面的二氧化钛颗粒，另一方面，由龟裂位置向内裸露出内部的二氧化钛颗粒，由此两点避免催化反应放缓或中止的现象，并且通过控制二氧化钛颗粒的裸露率也能够在一定程度上控制催化反应进程。
图2示出了一种光催化纤维净化空气装置的立体结构示意图，其中，为显示出其内部结构，省略了一通风板和一挡光板。
如图2所示，具体将光催化纤维20设置在框体10内为：若干光催化纤维20的一端与一固定板11固定，并且另一端向另一固定板11的方向伸展，即光催化纤维20沿其轴线自然伸直。一般设置为若干光催化纤维20均匀沿固定板11的长宽两方向阵列排布，并且进一步地，光催化纤维20可以是数百或数千根地密集排布，以提高净化效率。优选地，光催化纤维20的轴向与空气流通方向垂直，以保证空气与光催化纤维20的龟裂位置充分接触。
紫外灯40设置于挡光板12上，并朝向光催化纤维20照射，其波长范围优选为250-380nm。进一步地，紫外灯40嵌设于挡光板12上，以减小外凸部件，实现挡光板12的平滑表面，方便其他部件的安装和移动。
拉伸组件30包括拉伸板31，拉伸板31设置于两固定板11之间，若干光催化纤维20的自由端与拉伸板31固定，拉伸板31能够沿光催化纤维20的长度方向移动，以带动光催化纤维20拉伸产生龟裂。并且同一拉伸板31能够保证若干连接于其上的光催化纤维20受到相同的拉力，达到较为统一的龟裂程度，即二氧化钛颗粒裸露率保持同一，实现对催化进程的控制。
图3示出了一种光催化纤维净化空气装置的俯视结构示意图，其中，为显示内部部件，省去了以固定板。
图4示出了一种光催化纤维净化空气装置的立体结构示意图，其中，省去了一通风板和部分导风板、光催化纤维。
根据本发明的一优选实施例，如图2-4所示，两固定板11之间设置有导风组件50，导风组件50包括若干交错排布的导风板，若干导风板形成z形空气流动路径，使得在有限空间内空气流经更多光催化纤维20，提高净化效率。
具体地，导风板包括若干第一导风板51和若干第二导风板52，第一导风板51的一侧与一挡风板12紧密贴合，相对一侧与另一挡风板12相隔一段距离，而第二导风板52与第一导风板51相反设置，并两者一一间隔排布。固定时，导风板与固定板11或挡光板12固定，优选与固定板11固定，以与固定板、拉伸板、光催化纤维一同形成一整体替换芯，与挡光板12可拆卸式连接，实现对耗材的更换，降低替换成本。
导风板的长度优选设置为与光催化纤维20的拉伸后长度一致，以确保净化有效期内，空气流通路径始终为z形。为配合导风板，拉伸板31上设置有与导风板对应的避位孔311(如图4所示)，并能够沿导风板的长度方向移动，以实现对光催化纤维20的拉伸。同时，若干导风板还对拉伸板31实现了移动限位，防止拉伸板31移动时板面倾斜，造成对其上方的光催化纤维20施力不均，影响光催化纤维20的龟裂效果。进一步地，避位孔311的宽度比导风板的厚度略大，以减小移动时摩擦，减小所需拉力。
根据本发明的一优选实施例，如图2和图4所示，拉伸组件30还包括与拉伸板31连接的拉绳32、以及卷绳器33，卷绳器33固定于远离光催化纤维20的固定板11上，拉绳32连接于拉伸板31背离光催化纤维20的一面，并与卷绳器33连接，实现拉伸板31的移动。优选地，为减小避位孔311对拉动的影响，拉伸板31上设置有多根拉绳32。优选地，拉伸板31背面设置有勾环，拉绳32通过挂钩与勾环连接，方便拆装，以配合快速更换替换芯。
根据本发明的一优选实施例，挡光板12上设置有滑槽，拉伸板31的两端分别设置有相匹配的滑块，拉绳32拉动拉伸板31在滑槽内滑动，以减小拉伸板31与挡光板12的摩擦，使得移动更为顺滑，减小所需拉力。
根据本发明的一优选实施例，该装置还包括过滤网，过滤网设置于空气流向的末端，即设置于位于空气流出方向的通风板13的一侧，以对空气中的大颗粒物以及无法净化的颗粒物的拦截。
图5示出了一种光催化纤维净化空气装置中一种光催化纤维的剖视示意图。
根据本发明的一优选实施例，光催化纤维20为皮芯结构，包括皮层21和包覆于皮层21内的芯层22，皮层21至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒，以参加催化反应并形成龟裂提高二氧化钛颗粒的裸露率，而芯层主要起到连接作用，一般不会产生龟裂，因此无需掺入二氧化钛颗粒，以降低纤维生产成本。进一步优选地，皮层厚度至少为芯层厚度的1倍，拉伸过程中，皮层首先延展产生初步龟裂，并随着进一步拉伸，由初步龟裂向内延伸为深度龟裂，皮层厚度逐步减少，最终皮层厚度能够减小至原始厚度的1/2左右。
根据本发明的一优选实施例，光催化纤维20还可以是中空结构，即芯层22为空，皮层21的横截面为圆环，此时，可以极大地减小光催化纤维20的重量，并且也具有较大的表面积，表面负载更多二氧化钛颗粒，同时龟裂面积增大，提供更多预暴露的二氧化钛颗粒。
图6示出了一种光催化纤维净化空气装置中另一种光催化纤维的剖视示意图。
根据本发明的一优选实施例，如图6所示，光催化纤维20的横截面为扁片结构，以获得更大的比表面积。具体在本实施例中，光催化纤维20的横截面为近似矩形形状，其长边具有波浪起伏。
本发明还提供了一种光催化纤维净化空气装置的使用方法，包括以下步骤：
调整拉伸板31与固定板11相距适当距离；
启动紫外灯40；
定时或根据空气环境情况，移动拉伸板31对光催化纤维20拉伸，使光催化纤维20表面产生龟裂结构。
根据本发明的一优选实施例，适当距离为使得光催化纤维20绕行后处于非拉伸状态的距离。
根据本发明的一优选实施例，每160-200小时拉伸板31向远离光催化纤维20的方向移动2-5cm。
综上所述，本发明通过框体内部设置的光催化纤维净化空气，二氧化钛颗粒不易流失，并相对固定，不易团聚，同时能够通过对光催化纤维的拉伸，实现对二氧化钛颗粒裸露率的提高，在一定时间内持续净化空气，并在一定程度上实现对催化反应的控制。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种光催化纤维净化空气装置，通过光催化纤维净化空气，其特征在于，该装置包括框体，设置于所述框体内的若干光催化纤维，连接若干所述光催化纤维的拉伸组件，以及面向若干所述光催化纤维照射的紫外灯；
所述框体由第一组板、第二组板以及第三组板围设而成，所述第一组板包括相对设置的两固定板，若干所述光催化纤维的一端与一所述固定板固定，并且另一端向另一所述固定板的方向伸展，所述第二组板包括相对设置的两挡光板，两所述挡光板分别设置于所述固定板的侧边，并与其固定，所述紫外灯设置于所述挡光板上，并朝向所述光催化纤维照射，所述第三组板包括相对设置的两通风板，两所述通风板分别设置于所述固定板的侧边，并与其和对应的所述挡光板固定；
所述拉伸组件包括拉伸板，所述拉伸板设置于两所述固定板之间，若干所述光催化纤维的自由端与所述拉伸板固定，所述拉伸板能够沿所述光催化纤维的长度方向移动；
所述光催化纤维至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒,所述成纤高聚物混合所述纳米二氧化钛颗粒直接喷丝产生所述光催化纤维。
2.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述光催化纤维为皮芯结构，包括皮层和包覆于所述皮层内的芯层，所述皮层至少包括成纤高聚物以及混入该成纤高聚物内的纳米二氧化钛颗粒。
3.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，两所述固定板之间设置有导风组件，所述导风组件包括若干交错排布的导风板，若干所述导风板形成z形空气流动路径，所述导风板与所述固定板或所述挡光板固定，所述拉伸板上设置有与所述导风板对于的避位孔，并能够沿所述导风板的长度方向移动。
4.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述拉伸组件还包括与所述拉伸板连接的拉绳、以及卷绳器，所述卷绳器固定于远离所述光催化纤维的所述固定板上，所述拉绳连接于所述拉伸板背离所述光催化纤维的一面，并与所述卷绳器连接。
5.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述挡光板上设置有滑槽，所述拉伸板的两端分别设置有相匹配的滑块，所述拉绳拉动所述拉伸板在所述滑槽内滑动。
6.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述装置还包括过滤网，所述过滤网设置于空气流向的末端。
7.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述光催化纤维的轴向与空气流通方向垂直。
8.根据权利要求1所述的光催化纤维净化空气装置，其特征在于，所述光催化纤维的横截面为扁片结构。
9.根据权利要求1-8任一所述的光催化纤维净化空气装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
调整所述拉伸板与所述固定板相距适当距离；
启动所述紫外灯；
定时或根据空气环境情况，移动所述拉伸板对所述光催化纤维拉伸，使所述光催化纤维表面产生龟裂结构。
10.根据权利要求9所述的光催化纤维净化空气装置的使用方法，其特征在于，所述适当距离为使得所述光催化纤自然垂直处于非拉伸状态的距离。
技术总结