一種室內光裂解吸附氣體凈化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及氣體處理技術，屬于室內空氣凈化裝置，具體來說是一種將空氣中含 有的揮發性有機廢氣等經過紫外光裂解、活性炭纖維吸附的過程，分解氧化成對人體無害 的潔凈氣體。
【背景技術】
[0002] 室內空氣中的氣態污染物除了 C0、N&等人們熟悉的氣體外，還包括大量的揮發 性有機化合物。室內的建筑裝飾材料、家具、裝修制作過程中使用的粘合劑、漆料W及日 常生活中使用的洗涂劑、化妝品等化學合成品會向室內放出大量的揮發性有機化合物，如 甲醒、甲苯、氯化物、丙酬、苯酪等。醫學研究證明氣態污染物對人體健康有多方面不良影 響。室內TV0C濃度大于0. 2mg/m3時，人體會有輕微不適的感覺，TV0C濃度上升到25mg/ 上時就容易出現頭痛等中毒癥狀，因此室內揮發性有機化合物的去除至關重要。目前 國內針對室內環境質量制定了建材污染釋放、民用建筑污染控制等一系列國家標準，如GB/ T18883-2002《室內空氣質量標準》，GB 50325-2010《民用建筑工程室內環境污染控制規范》 等。
[0003] 空氣凈化器是一種能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物，能有效提高空氣清潔 度的產品。目前國內空氣凈化器種類繁多，樣式各異，究其空氣凈化原理主要分為靜電式、 光催化和吸附式=類。具體說來，靜電式是利用電極電暈放電原理，使空氣中的粉塵帶上 電荷，然后利用電場力的作用，將帶電粒子捕集在集塵裝置上，達到除塵凈化空氣的目的， 對空氣中的粉塵等有比較好的去除效果，但通常不適宜凈化氣態有機污染物，對制造和安 裝質量要求較高，而且易產生臭氧等二次污染物，初期投資較大，需定期清洗維護；光催化 是運用紫外線光束在催化劑作用下對揮發性有機廢氣進行裂解氧化反應，將有機廢氣降解 轉化成低分子化合物、水和二氧化碳等，反應迅速，無選擇性，因此，該法成為近幾年來發展 較快的的污染治理新技術，納米Ti化是一種新型的高功能精細無機產品，其比表面積大， 化學穩定性和催化活性高，價廉且來源廣泛，對紫外光吸收率較高，抗光腐蝕性，且沒有毒 性，使得它在去除氣態污染物方面有著明顯的優勢；吸附式空氣凈化法相對傳統，但仍是目 前凈化氣態污染物的最有效方法之一，其原理是采用多孔性固體吸附劑（活性炭、無紡布、 濾紙、纖維、泡沫棉等）處理空氣中的氣態污染物，使其中的一種或幾種組分吸附于固體表 面，從而達到氣體分離的目的，改性活性炭就是在活性炭中加入適量天然沸石或艦化鐘等， 可W增加活性炭吸附空氣中氣態污染物的種類和范圍，目前比較流行的改性活性炭是通過 浸潰等方法使活性炭顆粒中滲混一些貴金屬，運樣使活性炭可W有針對性的對一些有機氣 態污染物進行催化吸附。
[0004] 我國先后制定了 GB/T 18801-2008《空氣凈化器標準》、JG/T 294-2010《空氣凈化 器污染物凈化性能測定》，為各檢測機構提供詳盡的測試方法方面的指導，對家用空氣凈化 器市場進行規范，促進國家及社會對空氣凈化產品的監管力度，為社會健康發展提供技術 保障。
【發明內容】
陽〇化]本發明專口針對室內低揮發性有機化合物濃度的情況進行設計，不僅可W高效的 去除日常室內空氣中的揮發性有機化合物，而且克服了現有技術投資運營成本高、二次污 染嚴重等弊端。
[0006] 本裝置由紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統組成，該系統采用吸附有光裂解催化 劑的特定活性炭纖維拉，將其鑲嵌于固定有粗鐵絲的金屬框架內，其中活性炭纖維拉折疊 呈"之"字型排布。六根紫外燈管橫置，兩端固定于金屬框架內凹槽，保證了紫外光對纖維拉 中吸附的催化劑的全面福射。將燈管用導線并聯于固定在金屬框架一側的紫外燈激發器， 并用密封條密封所有連接處，保證了裝置的良好密封性。當廢棄進入系統內時，可將部分揮 發性有機化合物由活性炭纖維直接吸附，其余部分在紫外燈、催化劑的作用下裂解為離子 狀態分布的有機廢氣單體及無污染的二氧化碳、水等，光催化采用的催化劑為納米Ti化，通 過浸泡方式吸附固定在活性炭纖維拉上，W催化光解反應發生。
[0007] Ti化光催化反應是化學物質在催化劑上發生光化學作用的過程，其本質是在光電 轉換中進行氧化還原反應。Ti〇2光催化反應機理非常復雜，在微小的區域中同時發生著一 系列的氧化還原反應，一般包括半導體的光激發、活性物種的產生、界面電荷與外界物質轉 移等基元反應。光催化降解VOCs技術所采用的催化材料通常是半導體納米材料，研究表 明，由于存在尺寸效應，半導體納米超細微粒產生了一些與塊體半導體不同的物理化學特 性，可W顯著提高其光催化效率。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發明有機化合物廢氣處理裝置的結構示意圖；圖2為該裝置內金屬隔板 的結構示意圖
【具體實施方式】
[0009] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，運些實施例僅用于說明本發 明，而不用于限制本發明的范圍。對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫 離本發明精神和范圍的，均應覆蓋在本發明的權利要求范圍當中。
[0010] 如圖1所示，該設備由紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統1組成，所述系統中包含 金屬隔板，包裹有經Ti〇2溶液浸泡過的活性炭纖維拉的金屬隔板2,固定紫外燈管的金屬隔 板3。如圖2所示為金屬隔板5的截面圖，其中左圖為包裹有活性炭纖維拉4的金屬隔板截 面示意圖，右圖為固定有紫外燈管8的金屬隔板截面示意圖，紫外燈激發器6,紫外燈管固 定支架7。活性炭纖維拉4鑲嵌于固定有粗鐵絲的金屬框架內，其中活性炭纖維拉折疊呈 "之"字型穿插排布于粗鐵絲的兩側。六根紫外燈管橫置，兩端由紫外燈管固定支架7固定 于金屬框架內凹槽，保證了紫外光對纖維拉中吸附的催化劑的全面福射。廢氣由1的左側 進入系統，依次經過活性炭纖維拉4吸附，其余部分在紫外燈、催化劑Ti化的作用下裂解為 離子狀態分布的有機廢氣單體及無污染的二氧化碳、水等。
[0011] 實施例1
[0012] 去除居室內的揮發性有機化合物氣體。室內氣體W 0. 05m3/s風量進入本發明的 氣體凈化裝置，PTR-MS檢測樣品空氣中揮發性有機化合物濃度約為800 yg/m3。一方面在 納米TiO、ZnO組成的催化劑的作用下，通過紫外光8照射使其部分裂解為離子狀態分布的 有機廢氣單體及無污染的二氧化碳、水等，紫外燈管8主波長為253. 7nm，燈管總長425mm， 直徑28mm，功率為15W，發熱功率為4. 7W ;另一方面，活性炭纖維拉4可吸附部分未被裂解 及裂解之后形成的組分，活性炭纖維拉的單絲直徑10-20 ym，孔徑50AW下占95%。最后得 到的氣體排放到大氣中，測得處理過的氣體中揮發性有機化合物濃度約為20 y g/m3。揮發 性有機化合物處理效率達到97. 5%。
【主權項】
1. 一種室內光裂解吸附氣體凈化裝置，其特征在于：這種裝置由紫外光裂解及活性炭 纖維吸附系統組成，該系統可將部分揮發性有機化合物由活性炭纖維直接吸附，其余運用 紫外線光束在催化劑作用下對揮發性有機廢氣進行裂解氧化反應，將有機廢氣降解轉化成 低分子化合物、水和二氧化碳等。2. 根據權利要求1中所述的室內光裂解吸附氣體凈化裝置，其紫外光裂解及活性炭纖 維吸附系統是采用吸附有光裂解催化劑的特定活性炭纖維氈鑲嵌于固定有粗鐵絲的金屬 框架內，其中活性炭纖維氈折疊呈"之"字型穿插排布于粗鐵絲的兩側；六根紫外燈管橫置， 兩端固定于金屬框架內凹槽，用導線連接于固定在金屬框架一側的紫外燈激發器，并用密 封條密封所有連接處，保證裝置的密封性。3. 根據權利要求2中所述的紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統，采用的光裂解催化劑 是納米TiO2，以浸漬的方式吸附于活性炭纖維氈上。4. 根據權利要求2中所述的紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統，采用的紫外燈管的長 度為270mm，功率為24W，發熱功率為7. 5W。5. 根據權利要求2中所述的紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統，采用的紫外燈照射波 長范圍是185-254nm，主波長為253. 7nm。6. 根據權利要求2中所述的紫外光裂解及活性炭纖維吸附系統，采用的活性炭纖維氈 的單絲直徑1-100ym，孔徑范圍是l_50nm。
【專利摘要】本發明公開了一種利用光催化原理去除室內低含量揮發性有機化合物氣體的裝置，在所述裝置內設有紫外燈裂解及活性炭纖維吸附系統。該系統可將部分揮發性有機化合物由活性炭纖維直接吸附，其余運用紫外線光束在催化劑作用下對揮發性有機廢氣進行裂解氧化反應，將有機廢氣降解轉化成低分子化合物、水和二氧化碳等。本發明的設備不僅凈化效率高，而且投資運營成本低、無二次污染，可適用于大多數室內環境。
【IPC分類】B01D53/88, B01D53/44
【公開號】CN105169941
【申請號】
【發明人】許世超, 張憶一, 張雪平, 王才富
【申請人】天津工業大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月21日