專(zhuān)利名稱(chēng)：室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)凈化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于室內(nèi)空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)凈化的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，室內(nèi)建筑裝飾、裝修材料的大量使用，引起室內(nèi)環(huán)境的污染。甲醛就是室內(nèi)環(huán)境中最典型、最嚴(yán)重的污染物之一，已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸性物質(zhì)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室內(nèi)空氣中甲醛最高允許濃度為0. 08mg/m3，在室溫下約為0. 06ppm。但是，據(jù)調(diào)查我國(guó)大多數(shù)城市半數(shù)家庭和辦公室中空氣甲醛的含量都超過(guò)了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)十幾倍甚至幾十倍，給人們身體健康造成了極大的危害。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，人們對(duì)室內(nèi)甲醛污染愈發(fā)關(guān)注。因此，如何能快速有效的消除室內(nèi)甲醛污染已成為研究的熱點(diǎn)。室內(nèi)空氣凈化技術(shù)與通常的處理空氣污染物技術(shù)顯著不同的是，室內(nèi)空氣凈化技術(shù)必須滿足室溫操作，能耗低，材料易得及可循環(huán)使用等實(shí)際要求。催化氧化技術(shù)是脫除甲醛的一種重要方法，但依目前結(jié)果看來(lái)，室溫完全氧化甲醛僅能在幾種貴金屬催化劑上實(shí)現(xiàn)(CN101380574)和(CN101612578)。光催化技術(shù)是一種在常溫常壓下使用的高級(jí)氧化技術(shù)，以T^2納米粉體或薄膜作為光催化劑，以紫外燈為光源，對(duì)污染物進(jìn)行光催化氧化脫除。但由于室內(nèi)空氣中甲醛污染物的濃度一般低于1. 25mg/m3，對(duì)如此低濃度的甲醛污染物，光催化脫除效果不佳 (Chemical Engineering Science· 2003，58 :929-934)。吸附凈化技術(shù)是利用活性炭、分子篩、活性氧化鋁等大比表面的多孔吸附材料對(duì)污染物進(jìn)行吸附處理。但其受吸附容量和空氣中水分子競(jìng)爭(zhēng)吸附的影響，會(huì)很快失效，并且存在二次污染，再生困難的問(wèn)題。將吸附技術(shù)與光催化技術(shù)結(jié)合的復(fù)合技術(shù)，即將室內(nèi)空氣中低濃度甲醛先由活性炭吸附，吸附的甲醛再經(jīng)120°C以上的熱空氣脫附并隨之流入光催化反應(yīng)器而脫除。雖通過(guò)吸附法與光催化法的結(jié)合，對(duì)低濃度甲醛脫除獲得了比較理想的脫除效果，但是必不可少的熱脫附過(guò)程及光催化設(shè)備都使該過(guò)程比較繁瑣(J Wood Sci. 2003,49 :79-85)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化” 二段式循環(huán)凈化的方法，克服現(xiàn)有的吸附技術(shù)失效快、再生困難及復(fù)合技術(shù)操作繁瑣等缺點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是(1)在存儲(chǔ)階段，利用的是雙功能催化劑的氧化功能，在室溫下將甲醛部分氧化為甲酸鹽存儲(chǔ)在催化劑上(存儲(chǔ)HCHO+Air+CAT.^^HCOCT-CAT.+Air)；此過(guò)程并非
簡(jiǎn)單的物理吸附，故甲醛與空氣中共存組分(如H2O等)的競(jìng)爭(zhēng)吸附問(wèn)題得以根本解決。(2)當(dāng)存儲(chǔ)達(dá)到飽和后，啟動(dòng)再生功能，即催化劑升溫(70-150 0C )， 催化氧化活性提高，存儲(chǔ)的甲酸鹽等被完全氧化為(X)2和H2O(氧化HCOO"-CAT.+Air CO2 +H20+Air+CAT.)，催化劑得以原位再生，可繼續(xù)下一個(gè)“存
儲(chǔ)-氧化”循環(huán)。C3)催化劑為非貴金屬氧化物催化劑，其催化作用體現(xiàn)在既有“將甲醛催化轉(zhuǎn)化為甲酸鹽物種在其表面存儲(chǔ)”的功能，又有“將存儲(chǔ)的甲酸鹽物種催化氧化為(X)2和H2O”的再生功能。也就是說(shuō)在一個(gè)催化劑上完成整個(gè)“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)，無(wú)需熱脫附過(guò)程，無(wú)需兩段催化劑。(4)升溫“再生”過(guò)程相對(duì)室溫“存儲(chǔ)”過(guò)程而言時(shí)間極短，整個(gè)過(guò)程的能耗很低。本發(fā)明的效果和益處是甲醛室溫存儲(chǔ)過(guò)程并非簡(jiǎn)單物理吸附，而是發(fā)生了甲酸的部分氧化反應(yīng)，故甲醛與空氣中共存組分(如H2O)的競(jìng)爭(zhēng)吸附問(wèn)題得以解決。由于“存儲(chǔ)-氧化”在一個(gè)催化劑上完成，故無(wú)需熱脫附，無(wú)需兩段催化劑，解決了催化劑的原位再生問(wèn)題。升溫再生過(guò)程相對(duì)室溫存儲(chǔ)而言時(shí)間極短，整個(gè)過(guò)程能耗很低。該方法滿足室內(nèi)空氣凈化的實(shí)際使用要求，必將在室內(nèi)空氣污染物凈化領(lǐng)域展現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1一個(gè)裝填有Ag/CeA的微固定床反應(yīng)器將0. 2ml 40-60目的Ag/Ce&顆粒裝填于內(nèi)徑為4mm的石英反應(yīng)管中。常溫常壓下，將含甲醛濃度為SOppm含水量為1.564%的模擬室內(nèi)污染空氣以lOOml/min的流量流經(jīng)該“存儲(chǔ)-氧化”微固定床反應(yīng)器。首先在室溫存儲(chǔ)階段甲醛被部分氧化為甲酸鹽等的形式存儲(chǔ)在催化劑上；存儲(chǔ)90min后，將石英反應(yīng)管置于管式爐中，以10°C /min的速率升溫至120°C，存儲(chǔ)于Ag/CeA上的甲酸鹽等物種被完全氧化為(X)2和H2O,甲酸鹽等物種被完全氧化的同時(shí)Ag/CeA催化劑得到再生，可再繼續(xù)下一個(gè)“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)。實(shí)施例2一個(gè)裝填有Ag-MnOx-CeR的微固定床反應(yīng)器將0. 2ml 40-60目的Ag-MnOx-CeR 顆粒裝填于內(nèi)徑為4mm的石英反應(yīng)管中。常溫常壓下，將含甲醛濃度為SOppm含水量為 1.564%的模擬室內(nèi)污染空氣以lOOml/min的流量流經(jīng)該“存儲(chǔ)-氧化”微固定床反應(yīng)器。 首先在室溫存儲(chǔ)階段甲醛被部分氧化為甲酸鹽等的形式存儲(chǔ)在催化劑上；存儲(chǔ)300min后， 將石英反應(yīng)管置于管式爐中，以10°C /min的速率升溫至80°C，存儲(chǔ)于Ag-MnOx-CeO2催化劑上的甲酸鹽等物種被完全氧化為(X)2和H2O,甲酸鹽等物種被完全氧化的同時(shí)Ag-MnOx-CeA 催化劑也得到再生，可再繼續(xù)下一個(gè)“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)凈化方法，其特征是在存儲(chǔ)階段室溫條件下首先將甲醛部分氧化為甲酸鹽存儲(chǔ)在催化劑上；存儲(chǔ)飽和后，催化劑升溫至 70-150°C，存儲(chǔ)的甲酸鹽被完全氧化為(X)2和H2O,催化劑得以原位再生；再生后的催化劑能繼續(xù)下一個(gè)“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)凈化方法，所使用的催化劑為非貴金屬氧化物型催化劑，其特征是在存儲(chǔ)階段將甲醛催化轉(zhuǎn)化為甲酸鹽物種存儲(chǔ)在其表面；在氧化階段將存儲(chǔ)的甲酸鹽物種催化氧化為(X)2和H2O ；在一個(gè)催化劑上完成整個(gè)“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)，無(wú)需兩段催化劑。
全文摘要
一種室內(nèi)空氣污染物甲醛的“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)凈化方法，屬于室內(nèi)空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域。其特征是在室溫下首先將甲醛部分催化氧化為甲酸鹽存儲(chǔ)在催化劑上；存儲(chǔ)飽和后，啟動(dòng)再生功能，即將催化劑適當(dāng)升溫，存儲(chǔ)的甲酸鹽等被完全氧化，催化劑得以原位再生，再生后的催化劑可繼續(xù)下一個(gè)循環(huán)；在一個(gè)兼有“存儲(chǔ)”和“氧化”功能的非貴金屬氧化物型催化劑上完成整個(gè)甲醛“存儲(chǔ)-氧化”循環(huán)。本發(fā)明的效果和益處是該方法能解決室溫下空氣中其他共存組分(如H2O)與甲醛的競(jìng)爭(zhēng)吸附問(wèn)題，解決催化劑原位再生問(wèn)題，升溫再生過(guò)程相對(duì)室溫存儲(chǔ)而言時(shí)間極短，整個(gè)過(guò)程能耗很低，滿足室內(nèi)空氣凈化的實(shí)際使用要求，必將在室內(nèi)空氣污染物凈化領(lǐng)域展現(xiàn)廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B01D53/72GK102228790SQ20111010716
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月16日
發(fā)明者朱愛(ài)民, 王鈺, 石川, 陳冰冰 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)