一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，利用了多孔成型蜂窩活性炭優(yōu)良的導(dǎo)電性能和吸附性能，在活性炭兩端加一電壓，活性炭在吸附空氣中的水分后，在活性炭表面及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，能夠吸附和分解空氣中的甲醛及含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳烴等有機物。其裝置由一塊成型多孔活性炭或多塊成型活性炭并聯(lián)一起和一個可調(diào)節(jié)電阻、一個電源組成。本發(fā)明能夠高效吸附催化分解空氣中的甲醛等有機物，可處理的濃度大，將有機物直接降解成無害的二氧化碳，水分子等，無二次污染，裝置簡單，易操作，僅需通電即可，效果持久，電源更換簡便，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體凈化和環(huán)境保護【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是一種碳化物，其成份除碳以外，還含有少量的氫，氧，氮和其他元素，活性炭表面含有豐富的活性表面官能團，如羥基、羧基、醚鍵、羰基等，可與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使被吸附的物質(zhì)聚集到活性炭表面，表現(xiàn)出優(yōu)良的化學(xué)吸附性能。同時活性炭因具有極豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、高比表面積，展現(xiàn)出優(yōu)良的物理吸附性能，且價格低廉能耐酸堿性質(zhì)穩(wěn)定，因此在空氣污染物治理，水處理，工業(yè)催化等方面展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]多孔成型活性炭相比于粉末活性炭，是一種新型的碳材料，具有一定的形狀和較大的尺寸，堆密度和強度較高，單位體積的吸附量遠高于粉末活性炭，且可再生性強，在加工、儲藏運輸、實際應(yīng)用等方面更具有優(yōu)勢。同時活性炭具有良好的導(dǎo)電性，在活性炭通電以后，活性炭自身相當(dāng)于一個電阻。發(fā)明專利CN102233265A正是利用了活性炭的導(dǎo)電性和自身電阻，在裝有活性炭的箱體兩側(cè)步有電極板對活性炭內(nèi)部加熱，從而實現(xiàn)活性炭的再生。中國實用新型專利CN 2744405Y公開了一種活性炭濕法電力再生裝置，利用活性炭的導(dǎo)電性采用低壓交變電流，通過不銹鋼電極直接送入活性炭，利用電力分解活性炭中所吸附的有機物，使活性炭恢復(fù)活性，同時電的熱效應(yīng)殺滅碳層中的細菌，此發(fā)明只是短時間內(nèi)對活性炭通電完成活性炭的活化再生。目前并無任何對活性炭持久通電以處理甲醛及其它有機物的報道出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠高效吸附空氣中的甲醛等有機物且結(jié)構(gòu)簡單容易操作的基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置。
[0005]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，由電源、電阻和一塊成型活性炭串聯(lián)組成或者由多塊成型活性炭并聯(lián)后與電阻和電源串聯(lián)組成，所述的成型活性炭與電源之間通過金屬導(dǎo)線或?qū)щ娔z連接，成型活性炭具有蜂窩結(jié)構(gòu)的兩個截面上均覆蓋一層金屬導(dǎo)電層。
[0007]所述的電源為紐扣電池、太陽能電池、穩(wěn)壓直流電源或穩(wěn)壓交流電源中的一種，輸出電壓為0.1?3V。
[0008]所述的電阻為起分壓分流作用的可變電阻，調(diào)節(jié)電阻大小來控制通過活性炭的電流為 0.001 ?0.5A。
[0009]所述的成型活性炭為蜂窩結(jié)構(gòu)，比表面積> 300m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為100?1000S/m。[0010]所述的成型活性炭表面負載有催化劑,包括貴金屬Au、Pd、Ag或Pt,過渡金屬氧化物 Fe203、Co2O3、MnO2> CuO> NiO、Cr2O3> TiO2 或 V2O5,稀土金屬氧化物 CeO2> La2O3、Nd2O3、Gd2O3或Dy2O3中的一種或多種的組合。
[0011]所述的金屬導(dǎo)電層為銅網(wǎng)、銅箔、銀網(wǎng)、銀箔、鋁網(wǎng)、鋁箔、鎳網(wǎng)、鎳箔、錫網(wǎng)、錫箔或?qū)щ娔z中的一種，其中網(wǎng)和箔中的網(wǎng)格尺寸應(yīng)大于蜂窩碳的蜂窩尺寸。
[0012]電化學(xué)氣體凈化裝置的工作環(huán)境中所需的空氣相對濕度為30?100%。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用了多孔成型活性炭良好的導(dǎo)電性、自身電阻和優(yōu)良的吸附性能，在活性炭兩端加一電壓，活性炭在吸附空氣中的水分后，在活性炭表面及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，通過吸附、電化學(xué)氧化及活性炭表面催化劑的催化作用，在活性炭表面及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中不斷生成羥基自由基，引發(fā)誘導(dǎo)產(chǎn)生鏈反應(yīng)，直接與吸附到活性炭表面及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)中的的甲醛及含苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳烴等有機物相互作用，將其降解為二氧化碳，水和其它無害物質(zhì)。具有以下優(yōu)點:
[0014]1、本發(fā)明的氣體凈化裝置，能夠高效吸附空氣中的甲醛等有機物，可處理的濃度大，將有機物直接催化降解成無害的二氧化碳，水分子等，無二次污染。
[0015]2、裝置簡單，易操作，僅需通電即可，成本低，效果持久。
[0016]3、電源更換簡便，節(jié)能環(huán)保。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中，I為電源、2為電阻、3為成型活性炭、4為金屬導(dǎo)電層。
【具體實施方式】
[0019]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0020]實施例1
[0021]將一塊蜂窩多孔成型活性炭(5cm*5cm*3cm)與一個紐扣電池(電壓3V，容量300mAh)，一個10Ω電阻通過銅導(dǎo)線連接。在成型活性炭具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的兩個正方形截面上(5cm*5cm)均覆蓋有一層(5cm*5cm)網(wǎng)格狀鋁箔導(dǎo)電層。成型活性炭的比表面積為350m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為100S/m，表面負載有Au/Ti02催化劑。在常溫常壓環(huán)境下，相對濕度90%，成型活性炭吸附了空氣中的水分，在活性炭表面及孔內(nèi)結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，可將密閉空間的甲醛有效吸附降解。
[0022]實施例2
[0023]將一塊圓柱體蜂窩多孔成型活性炭(q>5cm Mcm)與一個穩(wěn)壓直流電源(電壓O?10V，電流O?1A)通過銅導(dǎo)線連接，一個可調(diào)節(jié)電阻通過銅導(dǎo)線連接。調(diào)節(jié)輸出電壓與電流分別為2.5V和0.5A。在成型活性炭具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的兩個圓形截面(<p5cm)上均覆蓋有一層((p5cm)銅網(wǎng)導(dǎo)電層。成型活性炭的比表面積為700m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為300S/m，表面負載有Fe2O3催化劑。在常溫常壓環(huán)境下，相對濕度30%，成型活性炭吸附了空氣中的水分，在活性炭表面及孔內(nèi)結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，可將密閉空間的苯酚有效吸附降解。
[0024]實施例3
[0025]將一塊蜂窩多孔成型活性炭(10cm*10cm*10cm)與一個穩(wěn)壓交流電源(電壓O~5V，電流O~0.8A)，一個可調(diào)節(jié)電阻通過銅導(dǎo)線連接。調(diào)節(jié)輸出電壓與電流分別為2V和0.0OlA0在成型活性炭具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的兩個正方形截面(10cm*10cm)上均涂覆一層導(dǎo)電膠。成型活性炭的比表面積為630m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為800S/m，表面負載有Pd催化劑。在常溫常壓環(huán)境下，相對濕度60%，成型活性炭吸附了空氣中的水分，在活性炭表面及孔內(nèi)結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，可將密閉空間的甲苯有效吸附降解。
[0026]實施例4
[0027]將兩塊蜂窩多孔成型活性炭(5cm*5cm*3cm)并聯(lián)與一個紐扣電池(電壓3V，容量300mAh)，一個5Ω電阻通過銅導(dǎo)線連接。在成型活性炭具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的兩個正方形截面(5cm*5cm)上均覆蓋有一層(5cm*5cm)網(wǎng)格狀鎳箔導(dǎo)電層。成型活性炭的比表面積為1100m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為1000S/m，表面負載有Au/Ti02催化劑。在常溫常壓環(huán)境下，相對濕度85%，成型活性炭吸附了空氣中的水分，在活性炭表面及孔內(nèi)結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，可將密閉空間的甲醛和苯酚有效吸附降解。
[0028]實施例5
[0029]將兩塊圓柱體蜂窩多孔成型活性炭(q>5cm Mcm)并聯(lián)與一個穩(wěn)壓直流電源(電壓O~10V，電流O~1A)，一個可調(diào)節(jié)電阻通過銅導(dǎo)線連接。調(diào)節(jié)輸出電壓與電流分別為3V和0.5A。在成型活性炭具有蜂窩孔結(jié)構(gòu)的兩個圓形截面(<p5em)上均覆蓋有一層(<p5cm)銅網(wǎng)導(dǎo)電層。成型活性炭的比表面積為500m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為300S/m，表面負載有PVTiO2催化劑。在常溫常壓環(huán)境下，相對濕度95%，成型活性炭吸附了空氣中的水分，在活性炭 表面及孔內(nèi)結(jié)構(gòu)中形成無數(shù)個細微的電解池，可將密閉空間的甲苯和苯酚有效吸附降解。
[0030]實施例6
[0031]一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由電源1、電阻2和一塊成型活性炭3串聯(lián)組成。電源I可以采用輸出電壓為5V的太陽能電池，電阻2主要起分壓分流的作用，可以通過調(diào)節(jié)電阻大小來控制通過成型活性炭3的電流為
0.001~0.5A，成型活性炭3與電源I之間通過金屬導(dǎo)線連接，成型活性炭3為蜂窩結(jié)構(gòu)，比表面積≤300m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為800S/m，在成型活性炭表面負載有Co2O3和MnO2構(gòu)成的復(fù)合催化劑，另外，在成型活性炭3具有蜂窩結(jié)構(gòu)的兩個截面上均覆蓋一層銅網(wǎng)作為金屬導(dǎo)電層4，銅網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)大于蜂窩碳的蜂窩尺寸。該電化學(xué)氣體凈化裝置的工作環(huán)境中所需的空氣相對濕度為30~100%。
【權(quán)利要求】
1.一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，該裝置由電源、電阻和一塊成型活性炭串聯(lián)組成或者由多塊成型活性炭并聯(lián)后與電阻和電源串聯(lián)組成，所述的成型活性炭與電源之間通過金屬導(dǎo)線或?qū)щ娔z連接，成型活性炭具有蜂窩結(jié)構(gòu)的兩個截面上均覆蓋一層金屬導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，所述的電源為紐扣電池、太陽能電池、穩(wěn)壓直流電源或穩(wěn)壓交流電源中的一種，輸出電壓為0.1V?3V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，所述的電阻為起分壓分流作用的可變電阻，調(diào)節(jié)電阻大小來控制通過活性炭的電流為0.0Ol ?0.5A。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，所述的成型活性炭為蜂窩結(jié)構(gòu)，比表面積> 300m2/g，具有良好的導(dǎo)電性和吸水性，導(dǎo)電率為 100 ?1000S/m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，所述的成型活性炭表面負載有催化劑，包括貴金屬Au、Pd、Ag或Pt，過渡金屬氧化物 Fe203、Co2O3、MnO2> CuO> NiO、Cr2O3> TiO2 或 V2O5,稀土金屬氧化物 CeO2> La2O3、Nd2O3、Gd2O3或Dy2O3中的一種或多種的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，所述的金屬導(dǎo)電層為銅網(wǎng)、銅箔、銀網(wǎng)、銀箔、鋁網(wǎng)、鋁箔、鎳網(wǎng)、鎳箔、錫網(wǎng)、錫箔或?qū)щ娔z中的一種，其中網(wǎng)和箔中的網(wǎng)格尺寸應(yīng)大于蜂窩碳的蜂窩尺寸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多孔成型活性炭的電化學(xué)氣體凈化裝置，其特征在于，電化學(xué)氣體凈化裝置的工作環(huán)境中所需的空氣相對濕度為30?100%。
【文檔編號】B01D53/04GK103566752SQ201210270251
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】趙斌元, 王壘, 賴亦堅, 寧月生, 周潔, 甘琦 申請人:上海想樂平面設(shè)計有限公司