專利名稱：一種流體凈化方法及其裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及環保領域，具體的說，是涉及一種可用于對空氣或水進行凈化的流體凈化方法和裝置。
背景技術：
在現有的對空氣或水進行凈化的方法中，通常使用由臭氧產生器或負離子機制造的氧化劑，即臭氧或氫氧游離基，來氧化分解空氣或水中的有機污染物，比如細菌及有機化合物等。所以臭氧產生器或負離子機被廣泛利用于凈化不同的流體，如飲用水、污水及空氣等。實驗證明，上述的對空氣或水等流體的凈化方法，其氧化分解污染物的效率通常是與臭氧和氫氧游離基在流體內的濃度有關，如果直接的將臭氧或氫氧游離基等氧化劑釋放在流體內，其濃度將立即被稀釋，凈化效果有限；如果將臭氧或氫氧游離基等氧化劑的濃度，臭氧及氫氧游離基往往會氧化流體中的其它非污染物分子，且這些高濃度的氧化劑是對人體有害的，存在危險性。因此，一般的臭氧產生器或負離子機并不是安全有效的空氣或水的凈化裝置。
在現有的對空氣或水進行凈化的方法中，還使用如納米沸石、晶體沸石或者活性炭等高多孔性材料，即所謂的“分子篩”，通過有效地吸附流體中的有害污染物，比如有機污染物或無機雜質，來凈化空氣或水。實驗證明，根據不同污染物，如細菌及有機化合物的形狀、取向、大小和親水性，選擇不同分子篩，即可以有效的實現流體中污染物的過濾和吸附。分子篩生產成本低廉，并且可以加熱循環再生，是非常有用的環保材料。但是，分子篩加熱循環再生過程還是不太方便，實際涉及的是停止流體凈化裝置的工作，或者有多套分子篩替換使用。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，單純使用氧化劑氧化分解有害污染物的流體凈化方法存在因被稀釋而凈化效果有限，或者氧化劑可能泄露危害人體；以及，單純使用納米沸石、晶體沸石或活性炭等多孔材料分子篩過濾吸附污染物的流體凈化方法存在經常需要定期循環再生或更換分子篩。本發明提供了一種既能夠利用氧化劑有效的氧化分解細菌、有機化合物等有害污染物，又能夠利用分子篩過濾吸附流體中的污染物，而不用經常更換分子篩，且能夠減少氧化劑泄露的一種流體凈化方法和流體凈化裝置。
本發明是這樣實現的一種流體凈化方法，氧化劑產生器產生的氧化劑、流體中的有機污染物和無機雜質均被吸附在分子篩的小孔內；氧化劑在分子篩的小孔內氧化分解污染物。
所述分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，該化學成份是一種包含負電性的框架結構的鋁硅酸鹽，該框架結構為親水性，含離子交換位或酸基位。
所述的分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
所述的分子篩的材料化學成份是(AlIII-O-PV-O-AlIII)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
所述分子篩的材料含有機-無機混合的氧化物框架結構，在所述框架結構的合成過程中可以使用有機物模板。
所述分子篩的材料含有用于催化流體中的目標性有機化合物分子的分解反應的活躍基位，如酸基位或氧化還原基位。
所述分子篩的材料含有由離子交換過程或在合成期間加入的過渡性金屬。
所述的分子篩的材料可以是有機物及無機氧化物的雜種結構框架。所述的雜種結構框架內的有機物可為框架的結構分子，也可為填塞部份納米小孔的板模。
所述的分子篩的材料可以是活性碳、納米沸石或者其它同類型的高多孔性材料。
所述的分子篩的材料可以是混合了活性碳的納米沸石，或者混合了活性碳的其它同類型的高多孔性材料。
所述的分子篩的材料與所述氧化劑產生器產生的氧化劑，具有相似的親水性或疏水性；所述分子篩的小孔與所述氧化劑產生器產生的氧化劑分子，具有相近的形狀、取向。
所述分子篩含有三維或二維的氧化物框架結構。
所述氧化劑產生器產生與流體同相或異相的氧化劑。
當所述流體是液體時，所述氧化劑產生器產生的氧化劑可以是液體狀或氣體狀，與所述流體同相或異相，或其混合物。
當所述流體是氣流時，還在分子篩上游的設置水濂裝置。還在所述水濂裝置的水濂中加入殺菌劑或氧化劑。
一種流體凈化裝置，包括殼體，所述殼體上帶有流體的入口和出口，所述殼體內設置有氧化劑產生器、分子篩和流體循環裝置，所述氧化劑產生器設置在所述分子篩的上游，所述流體循環裝置將流體從上游往下游抽動。
所述流體是水流；所述流體循環裝置是一個從上游往下游抽水的水泵。
所述流體是氣流；所述流體循環裝置是一個從上游往下游抽風的抽風機。還在所述分子篩上游設置水濂裝置。
所述氧化劑產生器可以是臭氧產生器或負離子產生機。
所述流體凈化裝置還包括了設置在所述分子篩上游的前濾裝置。所述前濾裝置可以是纖維濾器紙、HEPA過濾器、鋁濾器框架、靜電除塵器。
在所述前濾裝置的上游，還設置了發熱器、熱量存貯設備、紫外光燈或抽濕機。
所述分子篩的材料與上述凈化方法中所采用的分子篩的材料相同。
本發明的流體凈化方法及其裝置，通過氧化劑產生器和分子篩的共同作用，氧化劑連同流體中的有機污染物和無機雜質一起被吸附入分子篩的小孔內，由于氧化劑在分子篩的小孔內氧化分解有機污染物，從而可以獲得很高的凈化效率。另外，氧化劑也與分子篩的材料具有相似的形狀、大小、親水性或疏水性的特性，過量的氧化劑亦可被吸附入分子篩內，從而防止氧化劑泄漏。由于氧化劑將吸附在分子篩小孔內的有機污染物氧化分解了，使用這種流體凈化方法，或應用這種方法制造的流體凈化裝置，是不需要經常性的更換分子篩的。
圖1.是本發明的流體凈化方法的氧化劑、有機污染物和無機雜質吸附在分子篩小孔內的凈化原理示意圖；圖2.是本發明的流體凈化裝置的結構示意圖；圖3.是本發明的另一個流體凈化裝置的結構示意圖；圖4.是本發明的再一個流體凈化裝置的結構示意圖；圖5.是本發明的流體凈化裝置的含水濂部份的結構示意圖；圖6.是本發明的流體凈化裝置的另一個含水濂部份的結構示意圖。
具體實施例方式
下面，結合附圖和實施例，對本發明的一種流體凈化方法和使用該方法的流體凈化裝置作進一步的說明。
圖1是本發明的流體凈化方法的氧化劑、有機污染物和無機雜質吸附在分子篩小孔內的凈化原理示意圖。氧化劑產生器產生的氧化劑111，連同流體中的有機污染物112，被一同吸附入分子篩的小孔113內；氧化劑111在分子篩的小孔113內氧化分解有機污染物112。無機雜質117被分子篩的小孔113吸附過濾。多余的氧化劑111也被分子篩的小孔113所吸附。
本發明的流體凈化方法中所使用的分子篩，比如納米沸石或其它同類型的高多孔性材料具有以下特點(1).分子篩含化學成份(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，該化學成份是一種包含負電性的框架結構的鋁硅酸鹽，該框架結構為親水性，含離子交換位或酸基位。
(2).分子篩含化學成份(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
(3).分子篩含化學成份(AlIII-O-PV-O-AlIII)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
(4).分子篩含有機-無機混合的氧化物框架結構，在所述框架結構的合成過程中可以使用有機物模板。
(5).分子篩含有用于催化流體中的目標性有機化合物分子的分解反應的活躍基位，如酸基位或氧化還原基位。
(6).分子篩、納米沸石或其它同類型的高多孔性材料含有由離子交換過程或在合成期間加入的過渡性金屬。如過渡性金屬是由離子交換過匯入氧化物框架時，他們會以正離子方式存在。當過渡性金屬是在合成其間匯入氧化物框架時，他們會成為氧化物框架的結構分子。
(7).分子篩、納米沸石或其它同類型的高多孔性材料可以是有機物及無機氧化物的雜種結構框架。所述的雜種結構框架內的有機物可為框架的結構分子，也可為填塞部份納米小孔的板模，其作用用以固定框架的晶體結構。
(8).分子篩、納米沸石或其它同類型的高多孔性材料可被用活性碳或混合活性碳的分子篩、納米沸石或其它同類型的高多孔性材料取代。
氧化劑產生器所產的氧化劑111，流體中的有機污染物112，與分子篩的材料，具有相似的親水性或疏水性；與分子篩的小孔113，具有差不多的形狀、取向。它們跟流體可以是同相或異相的。從而，保證了氧化劑111與有機污染物112可以一起被吸附在分子篩的小孔113內；也保證了多余的氧化劑111被吸附在分子篩的小孔113內。
這些分子篩可備有活躍的氧化及還原氧化位置。他們可以是具有三維氧化物框架結構或二維氧化物框架結構。他們也許包含可作氧化或還原氧化的金屬，如過渡性金屬，這些過渡性金屬可是氧化物框架結構的其中一個結構分子114，他們也可以或如同正離子115形態占據分子篩，比如納米沸石或其它同類型的高多孔性材料的小孔內。其它添加劑譬如芳香的化學分子，如并非目標性的有機化合116，可不受這個系統分解而被排出于下游位置。
實施例一如圖2所示，在本發明的實施例一中，本裝置可用于空氣凈化系統及水處理系統里。在這個系統中，水泵或風扇121會被安裝于氧化劑產生器122及納米沸石過濾器123的上游位置。本系統需安裝至少一個前濾器124，以隔除較大的微粒及防止沸石過濾器123被微粒堵塞的機會。
實施例二如圖3所示，在本發明的實施例二中，本裝置可用于空氣凈化系統及水處理系統里。在這系統中，水泵或風扇121會被安裝于氧化劑產生器122及納米沸石過濾器123之間的位置。水泵和風扇121需采用抵腐蝕性有和抗氧化的材料。這樣，上游的氧化劑122不會損壞水泵和風扇121。本系統需安裝至少一個前濾器124，以隔除較大的微粒及防止沸石過濾器123被微粒堵塞的機會。
實施例三如圖4所示，在本發明的實施例三中，本裝置可用于空氣凈化系統及水處理系統里。在這系統中，水泵或風扇121會被安裝于氧化劑產生器122及納米沸石過濾器123的下游位置。本系統需安裝至少一個前濾器124，以隔除較大的微粒及防止沸石過濾器123被微粒堵塞的機會。
實施例四如圖5所示，在本發明的實施例四中，本裝置可應用于空氣凈化系統中。在這系統中，水簾裝置151安裝于氧化劑產生器122及沸石過濾器123的上游位置。水泵或風扇121可安裝于系統的任一點。水泵或風扇121的馬達需可承受整個系統的風阻及壓力。水簾裝置大大的去除流體內的微粒。殺菌劑或其它添加劑加入水簾裝置的溶液中。
實施例五如圖6所示，在本發明的實施例五中，本裝置可應用于空氣凈化系統中。在這系統中，水簾裝置151與水泵或風扇121結合在一起，這樣系統中只需要一個馬達，水簾裝置151與水泵或風扇121安裝于氧化劑產生器122及沸石過濾器123的上游位置。水泵或風扇121的馬達需可承受整個系統的風阻及壓力。水簾裝置大大的去除流體內的微粒。殺菌劑或其它添加劑加入水簾裝置的溶液中。
以上各個實施例中的風扇121可由離心風扇或軸向風扇代替。水泵或風扇需可抵消整個凈化系統的壓力。前濾器124可消除大大小小的微粒，該前濾器可使用纖維濾器紙，HEPA過濾器，鋁濾器框架、靜電除塵器或以上器件的組合。發熱器、熱量存貯設備、紫外光燈或抽濕機可加入本發明的流體凈化裝置前濾器上游。
非目標性的有機化合物，比如芳香味道的添加劑或其它添加劑可加入所述的流體凈化裝置內，這些有機化合物，芳香味道的添加劑不會被流體凈化裝置所氧化。
權利要求
1.一種流體凈化方法，其特征在于，氧化劑產生器產生的氧化劑、流體中的有機污染物和無機雜質均被吸附在分子篩的小孔內；氧化劑在分子篩的小孔內氧化分解有機污染物。
2.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，該化學成份是一種包含負電性的框架結構的鋁硅酸鹽，該框架結構為親水性，含離子交換位或酸基位。
3.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
4.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料化學成份是(AlIII-O-PV-O-AlIII)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
5.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述分子篩的材料含有機-無機混合的氧化物框架結構，在所述框架結構的合成過程中可以使用有機物模板。
6.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述分子篩的材料含有用于催化流體中的目標性有機化合物分子的分解反應的活躍基位，如酸基位或氧化還原基位。
7.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述分子篩的材料含有由離子交換過程或在合成期間加入的過渡性金屬。
8.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是有機物及無機氧化物的雜種結構框架。所述的雜種結構框架內的有機物可為框架的結構分子，也可為填塞部份納米小孔的板模。
9.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是活性碳、納米沸石或者其它同類型的高多孔性材料。
10.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是混合了活性碳的納米沸石，或者混合了活性碳的其它同類型的高多孔性材料。
11.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述的分子篩的材料與所述氧化劑產生器產生的氧化劑，具有相似的親水性或疏水性；所述分子篩的小孔與所述氧化劑產生器產生的氧化劑分子，具有相近的形狀、取向。
12.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述分子篩含有三維或二維的氧化物框架結構。
13.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，所述氧化劑產生器產生與流體同相或異相的氧化劑。
14.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，當所述流體是液體時，所述氧化劑產生器產生的氧化劑可以是液體狀或氣體狀，與所述流體同相或異相，或其混合物。
15.根據權利要求1所述的流體凈化方法，其特征在于，當所述流體是氣流時，還在分子篩上游的設置水濂裝置。
16.根據權利要求14所述的流體凈化方法，其特征在于，還在所述水濂裝置的水濂中加入殺菌劑或氧化劑。
17.一種流體凈化裝置，包括殼體，所述殼體上帶有流體的入口和出口，所述殼體內設置有氧化劑產生器、分子篩和流體循環裝置，其特征在于，所述氧化劑產生器設置在所述分子篩的上游，所述流體循環裝置將流體從上游往下游抽動。
18.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述流體是水流；所述流體循環裝置是一個從上游往下游抽水的水泵。
19.根據權利要求17所述餓流體凈化裝置，其特征在于，所述流體是氣流；所述流體循環裝置是一個從上游往下游抽風的抽風機。
20.根據權利要求17所述餓流體凈化裝置，其特征在于，還在所述分子篩上游設置水濂裝置。
21.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述氧化劑產生器可以是臭氧產生器或負離子產生機。
22.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述流體凈化裝置還包括了設置在所述分子篩上游的前濾裝置。
23.根據權利要求22所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述前濾裝置可以是纖維濾器紙、HEPA過濾器、鋁濾器框架、靜電除塵器。
24.根據權利要求22所述的流體凈化裝置，其特征在于，在所述前濾裝置的上游，還設置了發熱器、熱量存貯設備、紫外光燈或抽濕機。
25.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，該化學成份是一種包含負電性的框架結構的鋁硅酸鹽，該框架結構為親水性，含離子交換位或酸基位。
26.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料化學成份是(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
27.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料化學成份是(AlII-O-PV-O-AlIII)，該化學成份是一種含中性框架結構的硅酸鹽，該框架結構為疏水性，不含離子交換位或酸基位。
28.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料含有機-無機混合的氧化物框架結構，在所述框架結構的合成過程中可以使用有機物模板。
29.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料含有用于催化流體中的目標性有機化合物分子的分解反應的活躍基位，如酸基位或氧化還原基位。
30.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述分子篩的材料含有由離子交換過程或在合成期間加入的過渡性金屬。
31.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是有機物及無機氧化物的雜種結構框架。所述的雜種結構框架內的有機物可為框架的結構分子，也可為填塞部份納米小孔的板模。
32.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是活性碳、納米沸石或者其它同類型的高多孔性材料。
33.根據權利要求17所述的流體凈化裝置，其特征在于，所述的分子篩的材料可以是混合了活性碳的納米沸石，或者混合了活性碳的其它同類型的高多孔性材料。
全文摘要
本發明提供了一種可用于空氣凈化或水凈化的流體凈化方法和流體凈化裝置。所述凈化方法的原理是，氧化劑產生器產生的氧化劑、流體中的有機污染物和無機雜質均被吸附在分子篩的小孔內；氧化劑在分子篩的小孔內氧化分解有機污染物；所述的凈化裝置包括殼體，所述殼體上帶有流體的入口和出口，所述殼體內設置有氧化劑產生器、分子篩和流體循環裝置，其特征在于，所述氧化劑產生器設置在所述分子篩的上游，所述流體循環裝置將流體從上游往下游抽動。實施本發明的凈化方法和凈化裝置，通過氧化劑和分子篩的共同作用，使流體中的有機污染物被分解，無機雜質和多余的氧化劑被吸附過濾，從而獲得很高的凈化效率，且較為安全，有利于環保。
文檔編號B01D53/38GK1651342SQ20041009176
公開日2005年8月10日 申請日期2004年11月26日 優先權日2004年8月31日
發明者羅瑞真, 陳耀偉 申請人:羅瑞真, 陳耀偉