黃克生

摘 要：本文敘述了“凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐”的基本原理、關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)創(chuàng)新。實(shí)踐證明：此產(chǎn)品具有凈化空氣、取暖、涼風(fēng)和陳設(shè)欣賞等用途，可廣泛應(yīng)用于家庭、賓館、辦公室、餐廳等。

關(guān)鍵詞：凈化空氣；瓷壁爐；原理；技術(shù)創(chuàng)新

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，以及人們生活水平的不斷提高，對(duì)日用陶瓷要求也越來(lái)越高。僅靠改變花式品種，難以適應(yīng)日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。因此，筆者公司在市場(chǎng)調(diào)研基礎(chǔ)上，引進(jìn)清華大學(xué)新型與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高新技術(shù)，開(kāi)發(fā)凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐新產(chǎn)品。產(chǎn)品的創(chuàng)新是以鈦有機(jī)醇為原料，研制出凈化功能的多孔陶瓷，并與電器、陳設(shè)瓷壁爐框體、仿真燃燒瓷飾件等組裝而成。產(chǎn)品具有凈化空氣、取暖、涼風(fēng)和陳設(shè)欣賞等用途，可廣泛應(yīng)用于家庭、賓館、辦公室、餐廳等。

2 凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐產(chǎn)品的技術(shù)、質(zhì)量指標(biāo)

凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐產(chǎn)品可達(dá)到如下指標(biāo)。

（1） 電氣安全、熱風(fēng)輸送、陳設(shè)藝術(shù)方面的技術(shù)性能指標(biāo)執(zhí)行GB4706·1（IEC335-1）、GB4706·28（IEC335-2-30）和企業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

（2） 凈化空氣方面主要技術(shù)性能指標(biāo)：臭氣有害物質(zhì)（代表物：HCHO、C7H8、SO2、NO2）去除率≥90%；滅菌率≥90%；風(fēng)量≥6m3/min；電耗≤50W。

（3） 關(guān)鍵部件TiO2光催化遠(yuǎn)紅外多孔陶瓷表面薄層TiO2粒度平均直徑≤50nm；遠(yuǎn)紅外輻射率≥90%；呈銳鈦礦晶型；吸收波長(zhǎng)為300～500nm。

3 產(chǎn)品的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

鈦有機(jī)醇類與其他有機(jī)醇類、無(wú)機(jī)鹽等經(jīng)特定工藝反應(yīng)，并將摻雜改性劑和銀等金屬離子復(fù)合，混合溶膠后生成摻雜改性納米TiO2光催化復(fù)合功能陶瓷液（穩(wěn)定液）。多孔陶瓷載體經(jīng)特定工藝先后浸漬高效紅外粉漿、TiO2復(fù)合功能陶瓷液，熱處理后制成TiO2光催化遠(yuǎn)紅外凈化功能多孔陶瓷部件，功能多孔陶瓷表面中TiO2以平均直徑≤50nm顆粒均布。凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐正面出風(fēng)口裝有上述功能多孔陶瓷部件和除塵網(wǎng)；內(nèi)有等離子體部件、紫光燈和電風(fēng)機(jī)。通電時(shí)，紫光燈照射多孔陶瓷部件，電風(fēng)機(jī)使室內(nèi)空氣強(qiáng)制對(duì)流。在紫光照射和紅外粉作用下，多孔陶瓷表面納米TiO2薄層由于具有量子效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和摻雜改性效應(yīng)、光催化活性高等特征，激發(fā)產(chǎn)生大量電子、空穴。其中，價(jià)帶空穴可以將能級(jí)比其高的物質(zhì)氧化，導(dǎo)帶電子可以將能級(jí)比其低的物質(zhì)還原。在高效的氧化、還原作用下，產(chǎn)生負(fù)氧離子和OH活性自由基，并分解了流過(guò)功能多孔陶瓷的有機(jī)物分子和生物分子，起到了凈化空氣、除臭、抗污垢、殺菌等功能。等離子體通過(guò)施加高壓產(chǎn)生等離子，而離子化對(duì)流空氣中的煙塵、霉菌等帶正離子后，在負(fù)極被捕獲，實(shí)現(xiàn)凈化。壁爐中還裝有背景燈泡、光折射鏡片、仿真木樁煤碳瓷飾件和電熱元件。通電時(shí)，電光折射、爐腔中瓷木樁煤碳飾件仿真燃燒、火焰跳動(dòng)，圖象逼真，起到藝術(shù)欣賞的功能。在冬天，電熱元件加熱對(duì)流空氣以熱風(fēng)送出，有取暖功能。

3.1 TiO2功能陶瓷液制備

本產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)是高效摻雜改性納米TiO2光催化復(fù)合功能陶瓷液的制備技術(shù)（即配方與工藝的確定）和多孔陶瓷浸漬紅外粉漿、功能陶瓷液，以及熱處理形成TiO2薄層的工藝技術(shù)，包括：載體與紅外粉漿、功能液的優(yōu)化配比、復(fù)合化和熱處理技術(shù)。其工藝流程如圖1所示。

3.2 凈化空氣多孔陶瓷制作

凈化空氣多孔陶瓷的工藝流程如圖2所示。

3.3 凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐整機(jī)裝配

凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐整機(jī)裝配的工藝流程如圖3所示。

4 產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新及難點(diǎn)問(wèn)題

本產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)為：一是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新。將浸漬高效凈化材料的功能多孔陶瓷部件與電器件、工藝陳設(shè)瓷壁爐框體與飾件組裝制成具有藝術(shù)欣賞、暖涼風(fēng)、凈化空氣多功能的家用電器；二是凈化空氣技術(shù)創(chuàng)新。采用吸附、遠(yuǎn)紅外活化、光催化、等離子體等功能特性集于一體的高效凈化技術(shù)。其中，功能多孔陶瓷載體制作中加進(jìn)了遠(yuǎn)紅外材料，大大增強(qiáng)了降解物的反應(yīng)活性，提高光催化效果；三是高穩(wěn)定性的功能陶瓷液制備工藝創(chuàng)新。使用鈦有機(jī)醇類、無(wú)機(jī)鹽和其他有機(jī)醇類，以特定工藝反應(yīng)，并將摻雜改性劑、銀等金屬離子復(fù)合，制備納米TiO2光催化功能陶瓷液。大大降低了生產(chǎn)成本，并提高了功能材料的光催化效率與滅菌效力。

本產(chǎn)品創(chuàng)新的難點(diǎn)為：一是在摻雜改性納米TiO2功能陶瓷液制備工藝中，有機(jī)醇類、無(wú)機(jī)鹽及其它溶劑、分散劑的選擇；配比、濃度、pH值、溫度等的調(diào)整；最佳條件下的穩(wěn)定化技術(shù)；穩(wěn)定化功能液可長(zhǎng)期存放不發(fā)生絮凝、沉淀和變性。二是凈化功能多孔陶瓷制作中，遠(yuǎn)紅外粉、功能陶瓷液與多孔陶瓷載體優(yōu)化配比及復(fù)合技術(shù)。三是凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐中凈化功能多孔陶瓷的光照度、空氣流通截面與風(fēng)速；施加等離子體的高壓發(fā)生器等的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本產(chǎn)品與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的比較詳情見(jiàn)表1。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高效摻雜改性納米TiO2光催化復(fù)合功能陶瓷液的制備技術(shù)和多孔陶瓷浸漬紅外粉漿、功能陶瓷液，以及熱處理形成TiO2薄層的工藝技術(shù)后，可成功研制出凈化空氣陳設(shè)瓷壁爐產(chǎn)品。實(shí)踐證明：此產(chǎn)品具有凈化空氣、取暖、涼風(fēng)和陳設(shè)欣賞等用途，可廣泛應(yīng)用于家庭、賓館、辦公室、餐廳等。