專利名稱：用于催化凈化室內(nèi)有害氣體裝置的制作方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種空氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
隨著人民生活水平的不斷提高，人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求也越來越高，空氣凈化器也應(yīng)運(yùn)而生。
現(xiàn)有的空氣凈化器其基本功能原理為工作時，室內(nèi)的污濁空氣通過進(jìn)風(fēng)口、過濾膽，層層過濾凈化，潔凈的空氣從出風(fēng)口吹出，從而將室內(nèi)的空氣凈化；或者通過高溫的熱催化將空氣中的污染物苯、甲醛、氨、一氧化碳等部分去除，但是，目前的裝置對上述的有害物質(zhì)的去除并不徹底。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種用于催化凈化室內(nèi)有害氣體的裝置和方法。
本發(fā)明的用于催化凈化室內(nèi)有害氣體的裝置包括一端設(shè)有氣體入口、另一端設(shè)有氣體出口的外殼；設(shè)置在外殼內(nèi)氣體入口處的過濾器；設(shè)置在過濾器一側(cè)的熱催化單元，其中設(shè)有加熱裝置；設(shè)置在熱催化單元一側(cè)的光催化單元，其中設(shè)有紫外燈；設(shè)置在光催化單元一側(cè)的負(fù)離子發(fā)生器；設(shè)置在負(fù)離子發(fā)生器一側(cè)的加濕器；設(shè)置在氣體出口處的引風(fēng)裝置。
采用上述裝置對內(nèi)有害氣體凈化的方法，包括如下步驟在所說的引風(fēng)裝置的作用下，室內(nèi)有害氣體從氣體入口進(jìn)入裝置，通過過濾器，將粒徑大于0.3μm的顆粒物過濾去除，不僅達(dá)到凈化空氣的目的，也可有效的提高催化劑的使用壽命；過濾后的氣體，進(jìn)入熱催化單元，在一定溫度下的催化劑的作用下，氣體中的苯、甲醛、氨、一氧化碳、丙酮等部分或全部去除，催化溫度一般為180～220℃；所說的熱催化劑由載體和負(fù)載在載體上的活性組分構(gòu)成，活性組分為稀土元素和過渡金屬元素所組成，本發(fā)明采用稀土元素La、Sr、Mn、Cu、等金屬的硝酸鹽溶液以浸漬法或溶膠凝膠法吸附分布于活性氧化鋁上，以活性組分組成重量計，百分比為La2O35～40％，SrO 5～50％，MnO2 5～30％，CuO 10～50％，載體選自γ-Al2O3；本發(fā)明的熱催化劑可采用中國稀土學(xué)報2003年12月“納米氧化鈰的制備及其催化性能的研究”文獻(xiàn)公開的方法進(jìn)行制備，優(yōu)選的制備方法包括如下步驟優(yōu)選的方法是將La(NO3)3、Sr(NO3)2、Mn(NO3)2和Cu(NO3)2按比例混合溶解成水溶液，并按1∶2的重量比例加入檸檬酸，加入氨水調(diào)節(jié)PH＝9時，將活性氧化鋁浸漬到溶液中24小時后，濾出載體后緩慢加熱烘干后，分別在300℃和700℃焙燒4小時后，重復(fù)以上三次，形成負(fù)載型納米復(fù)合氧化物催化劑。
采用上述方法獲得的熱催化劑，其理化參數(shù)如下比表面積在60～80m2/g。
熱催化分解后的溫度較高的空氣，進(jìn)入光催化單元，在紫外光的作用下，進(jìn)一步將殘余的污染物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，光催化溫度為20～50℃，光催化劑主要成分為納米二氧化鈦，也可以采用市售產(chǎn)品，如美國保佳公司牌號為BX系列光催化劑；光催化分解后的氣體，通過負(fù)離子發(fā)生器和加濕器，以達(dá)到即凈化空氣又提高空氣質(zhì)量的目的，然后從氣體出口排出；室內(nèi)有害氣體在裝置的風(fēng)量為600～1200立方米/小時，采用本發(fā)明的裝置和方法，含有有害氣體的空氣經(jīng)過熱催化、光催化反應(yīng)方式將有害氣體催化分解成為潔凈的空氣，其中有害氣體可以為苯、甲醛、氨、一氧化碳、丙酮等。
熱催化反應(yīng)是一種以低濃度有機(jī)氣體為對象，以納米復(fù)合氧化物催化劑進(jìn)行催化分解的反應(yīng)過程。其催化原理為有機(jī)化合物在催化劑的作用下發(fā)生燃燒的化學(xué)反應(yīng)，通過催化燃燒使一些低濃度的有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變成二氧化碳和水。主要的反應(yīng)機(jī)理是通過催化劑的作用下，降低反應(yīng)的勢能壘，從而使反應(yīng)的能量條件得以降低。空氣污濁物中的有害物質(zhì)主要是有機(jī)化合物，采用熱、光兩種方式向反應(yīng)體系提供能量后可以將共價化合物徹底催化分解。
本發(fā)明首先突破了室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域中對空氣凈化只進(jìn)行物理、化學(xué)或物理化學(xué)凈化，而改為物理→熱化學(xué)→光化學(xué)聯(lián)合凈化的方法分解有害物質(zhì)。
第二，與傳統(tǒng)的方法相比較，凈化污染物的范圍更大、更徹底，并且是從質(zhì)的方面提高了空氣質(zhì)量。
另外，在含有有害氣體的空氣進(jìn)入熱催化反應(yīng)裝置前，先由一過濾器過濾空氣中的顆粒物，這樣降低了顆粒物及其吸附物對催化劑的影響，提高了熱催化劑效率。在含有有害氣體的空氣進(jìn)入光催化反應(yīng)裝置前，先經(jīng)過熱催化反應(yīng)裝置，這樣經(jīng)過預(yù)熱的氣體通過光催化劑時會有更高的反應(yīng)效率。在提高了催化劑效率的過程中，將物理凈化-熱化學(xué)凈化-光化學(xué)凈化有機(jī)的結(jié)合在一起。
它巧妙的利用了熱催化反應(yīng)裝置在工作時需要一定溫度的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對凈化以后的空氣的加溫，使它不僅具有空氣凈化的作用，更具有暖風(fēng)機(jī)的作用，特別適合在冬季室內(nèi)空氣的凈化和加溫?？紤]到加溫后的空氣的干燥，又附加了負(fù)離子發(fā)生器和加濕功能，從而達(dá)到了即凈化空氣又提高空氣質(zhì)量的目的。充分體現(xiàn)了一機(jī)多用、一機(jī)多能的特點(diǎn)。
該裝置的光催化光源采用紫外燈，它可以有效地殺死細(xì)菌和病毒等微生物，過濾器采用HEPA過濾器，對于粒徑為0.3微米的粒子，去除率不低于99.7％。此過程使得裝置具有阻擋、殺死細(xì)菌病毒的功能。


圖1為裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，本發(fā)明的用于催化凈化室內(nèi)有害氣體的裝置包括一端設(shè)有氣體入口1、另一端設(shè)有氣體出口2的外殼3；設(shè)置在外殼3內(nèi)氣體入口1處的過濾器4，優(yōu)選采用惠菱環(huán)境科技有限公司生產(chǎn)的HEPA高密度空氣濾材的過濾器，過濾器選用的過濾材料可以是一般過濾材料，也可以是高效過濾材料，并且最好選用高效過濾材料中的HEPA，的HEPA是英文High Efficiency Particulate Air的縮寫。HEPA是由非常細(xì)小的纖維材料重疊交織而成的高效空氣過濾材料，其表面具有多層小凸起，從而使其擁有攔截效率高，吸附容量大等特點(diǎn)，HEPA最初是應(yīng)用于核能研究防護(hù)，現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用于外科手術(shù)室、晶體制造、醫(yī)藥生產(chǎn)等對空氣質(zhì)量有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的逐步提高，越來越多地使用于民用空氣凈化產(chǎn)品中，并且原料也逐步的由纖維變?yōu)椴ＡЮw維。HEPA過濾器是潔凈室的末級凈化單元，其效率通常以濾掉99.97％以上的0.3μm顆粒物為基準(zhǔn)。
設(shè)置在過濾器4一側(cè)的熱催化單元5，其中設(shè)有加熱裝置；設(shè)置在熱催化單元5一側(cè)的光催化單元6，其中設(shè)有紫外燈；設(shè)置在光催化單元6一側(cè)的負(fù)離子發(fā)生器7；
設(shè)置在負(fù)離子發(fā)生器7一側(cè)的加濕器8；設(shè)置在氣體出口處2的引風(fēng)裝置9。
實(shí)施例1熱催化劑的制備將La(NO3)3、30％；Sr(NO3)220％；Mn(NO3)210％和Cu(NO3)240％混合溶解成水溶液，并按1∶2的重量比例加入檸檬酸，加入氨水調(diào)節(jié)PH＝9時，將活性氧化鋁浸漬到溶液中24小時后，濾出載體后緩慢加熱烘干后，分別在300℃和700℃焙燒4小時后，重復(fù)以上三次，形成負(fù)載型納米復(fù)合氧化物催化劑。
采用上述方法獲得的熱催化劑，其理化參數(shù)如下比表面積在60～80m2/g。
采用圖1所示的裝置。
在所說的引風(fēng)裝置的作用下，室內(nèi)有害氣體從氣體入口進(jìn)入裝置，通過過濾器，將粒徑大于0.3μm的顆粒物過濾去除；過濾后的氣體，進(jìn)入熱催化單元，在熱催化劑的作用下，氣體中的苯、甲醛、氨、一氧化碳、丙酮等部分或全部去除，熱催化溫度為200℃；熱催化分解后的溫度較高的空氣，進(jìn)入光催化單元，在紫外光的作用下，進(jìn)一步將殘余的污染物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，光催化溫度為35℃，光催化劑主要成分為納米二氧化鈦，采用美國保佳公司BX系列的光催化劑；光催化分解后的氣體，通過負(fù)離子發(fā)生器和加濕器，以達(dá)到即凈化空氣又提高空氣質(zhì)量的目的；室內(nèi)有害氣體在裝置中的風(fēng)量600立方米/小時，采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002)中規(guī)定的方法，對空氣凈化前后的質(zhì)量進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)如下苯0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)
甲醛0.65mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)氨0.70mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)一氧化碳0.40mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)丙酮0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)說明6個采樣點(diǎn)呈梅花式分布，濃度值為1小時平均濃度(采樣時間50分鐘)，其余按照標(biāo)準(zhǔn)操作。凈化后的各種氣體濃度遠(yuǎn)低于國標(biāo)。
實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法，其中La(NO3)3、30％；Sr(NO3)220％；Mn(NO3)220％和Cu(NO3)230％混合溶解成水溶液，并按1∶2的重量比例加入檸檬酸，加入氨水調(diào)節(jié)PH＝9時，將活性氧化鋁浸漬到溶液中24小時后，濾出載體后緩慢加熱烘干后，分別在300℃和700℃焙燒4小時后，重復(fù)以上三次，形成負(fù)載型納米復(fù)合氧化物催化劑。
采用上述方法獲得的熱催化劑，其理化參數(shù)如下比表面積在78m2/g。
室內(nèi)有害氣體在裝置中的風(fēng)量800立方米/小時，熱催化溫度為200℃，采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002)中規(guī)定的方法，對空氣凈化前后的質(zhì)量進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)如下苯0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)甲醛0.65mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)氨0.70mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)一氧化碳0.40mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)丙酮0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)說明6個采樣點(diǎn)呈梅花式分布，濃度值為1小時平均濃度(采樣時間50分鐘)，其余按照標(biāo)準(zhǔn)操作。凈化后的各種氣體濃度遠(yuǎn)低于國標(biāo)。
實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的裝置和方法，其中將La(NO3)3、30％；Sr(NO3)220％；Mn(NO3)230％和Cu(NO3)220％混合溶解成水溶液，并按1∶2的重量比例加入檸檬酸，加入氨水調(diào)節(jié)PH＝9時，將活性氧化鋁浸漬到溶液中24小時后，濾出載體后緩慢加熱烘干后，分別在300℃和700℃焙燒4小時后，重復(fù)以上三次，形成負(fù)載型納米復(fù)合氧化物催化劑。
采用上述方法獲得的熱催化劑，其理化參數(shù)如下比表面積在82m2/g。
室內(nèi)有害氣體在裝置的風(fēng)量1200立方米/小時，熱催化溫度為220℃，采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18883-2002)中規(guī)定的方法，對空氣凈化前后的質(zhì)量進(jìn)行檢測，數(shù)據(jù)如下苯0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)甲醛0.65mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)氨0.70mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)一氧化碳0.40mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)丙酮0.50mg/m3(凈化前)，＜0.05mg/m3(凈化前)說明6個采樣點(diǎn)呈梅花式分布，濃度值為1小時平均濃度(采樣時間50分鐘)，其余按照標(biāo)準(zhǔn)操作。凈化后的各種氣體濃度遠(yuǎn)低于國標(biāo)。
權(quán)利要求
1.用于催化凈化室內(nèi)有害氣體裝置，其特征在于，包括一端設(shè)有氣體入口(1)、另一端設(shè)有氣體出口(2)的外殼(3)；設(shè)置在外殼(3)內(nèi)氣體入口(1)處的過濾器(4)；設(shè)置在過濾器(4)一側(cè)的熱催化單元(5)，其中設(shè)有加熱裝置；設(shè)置在熱催化單元(5)一側(cè)的光催化單元(6)，其中設(shè)有紫外燈；設(shè)置在光催化單元(6)一側(cè)的負(fù)離子發(fā)生器(7)；設(shè)置在負(fù)離子發(fā)生器(7)一側(cè)的加濕器(8)；設(shè)置在氣體出口處(2)的引風(fēng)裝置(9)。
2.采用權(quán)利要求1所述的裝置凈化室內(nèi)有害氣體的方法，包括如下步驟在所說的引風(fēng)裝置的作用下，室內(nèi)有害氣體從氣體入口進(jìn)入裝置，通過過濾器，將粒徑大于0.3μm的顆粒物過濾去除；過濾后的氣體，進(jìn)入熱催化單元，熱催化溫度為180～220℃；所說的熱催化劑由載體和負(fù)載在載體上的活性組分構(gòu)成，活性組分為稀土元素和過渡金屬元素所組成，以活性組分組成重量計，百分比為La2O35～40％，SrO 5～50％，MnO 25～30％，CuO 10～50％，載體選自γ-Al2O3；熱催化分解后的溫度較高的空氣，進(jìn)入光催化單元，在紫外光的作用下，進(jìn)一步將殘余的污染物轉(zhuǎn)化成無機(jī)物，光催化溫度為20～50℃，光催化劑為上海工程技術(shù)大學(xué)研制的GHC系列光催化劑，主要成分為納米二氧化鈦，(請公開具體的催化劑的化學(xué)組分，配比)，也可以采用市售產(chǎn)品，如美國保佳公司的光催化劑產(chǎn)品；光催化分解后的氣體，通過負(fù)離子發(fā)生器和加濕器后從氣體出口排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，害氣體包括苯、甲醛、氨、丙酮或一氧化碳。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，室內(nèi)有害氣體在裝置中的風(fēng)量在600～1200立方米/小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，光催化溫度為20～～50℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，熱催化溫度為180～～260℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于催化凈化室內(nèi)有害氣體裝置和方法，裝置包括過濾器、熱催化單元、加熱裝置、光催化單元、負(fù)離子發(fā)生器、加濕器和引風(fēng)裝置。本發(fā)明突破了室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域中對空氣凈化只進(jìn)行物理、化學(xué)或物理化學(xué)凈化，而改為物理→熱化學(xué)→光化學(xué)聯(lián)合凈化的方法分解有害物質(zhì)，凈化污染物的范圍更大、更徹底，并且是從質(zhì)的方面提高了空氣質(zhì)量。
文檔編號F24F3/16GK1895752SQ20061002835
公開日2007年1月17日 申請日期2006年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月29日
發(fā)明者徐菁利, 孫彥剛 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)