一种新风和室内空气净化的一体化装置及净化方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种新风和室内空气净化的一体化装置，包括并列设置的室外空气净化室和室内循环空气净化室，室外空气净化室和室内循环空气净化室的远离进气口的一侧还设有风机，室外空气净化室进气口向内依次设有高压静电除尘器、臭氧催化剂层和热交换器；室内循环空气净化室进气口向内依次设有高压静电除尘器、高能紫外灯和光催化层。针对室外空气和室内空气污染物种类、浓度等特征的差异，灵活采用的净化方法解决了传统空气净化功能单一、降解不彻底，存在二次污染等问题，充分利用催化材料常温催化氧化室内典型污染物甲醛的功效，此外还能利用臭氧催化氧化的高效矿化作用，避免臭氧资源浪费，实现室内增氧，可广泛用于室内空气净化领域。

Integrated device for fresh air and indoor air purification and purification method

The present invention provides an integrated device for fresh air and indoor air purification, including the juxtaposition of the outdoor air purification room and room air purification room, outdoor air purification room and indoor circulating air purification room far away from the intake side is also provided with a fan, outdoor air purification chamber inlet inward is provided with a high pressure electrostatic precipitator, ozone catalyst layer and heat exchanger are indoor air purification; circulation chamber inlet are arranged inward of high voltage electrostatic precipitator, high-energy ultraviolet lamp and photocatalytic layer. The difference in the outdoor and indoor air pollutants, concentration and other characteristics of the flexible purification method to solve the traditional air purification function, single degradation is not complete, there are two pollution problems, make full use of catalytic materials at room temperature catalytic oxidation of typical indoor formaldehyde pollution effect, also can use high mineralization and ozone catalytic oxidation to avoid the waste of resources, ozone, the indoor oxygen, can be widely used in the field of indoor air purification.

【技术实现步骤摘要】
一种新风和室内空气净化的一体化装置及净化方法
本专利技术涉及空气净化
，更具体地，涉及一种新风和室内空气净化的一体化装置及净化方法。
技术介绍
2012年冬季以来，雾霾频繁肆虐于中国北京及广大中东部地区上空，影响面积高达190万平方公里，全国各大城市深受其害。当前我国大气污染状况依然十分严重，城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标。我国的大气PM2.5浓度远远超过全球大部分其他地区，并且超出了世界卫生组织（WHO）给出的PM2.5浓度准则值和过渡时期目标值。2015年11月16日，国际环保组织亚洲清洁空气中心在北京发布了《大气中国2015：中国大气污染防治进程》报告，报告显示，我国空气质量改善效果初显，但部分城市的臭氧污染呈加剧趋势，臭氧浓度整体略有上升，作为首要超标污染物的天数增加。与其他5项污染物相反，臭氧成为唯一不降反升的污染物。2014年，74个城市臭氧平均为145微克/立方米，同比上升4.3%，达标城市比例为67.6%，同比下降9.4%。加拿大职业健康与安全中心提出，臭氧会刺激和损害鼻粘膜和呼吸道，引发胸闷咳嗽、咽喉肿痛，哮喘，并有可能导致肺功能减弱、肺气肿和肺组织损伤，且往往是不可修复的。相比于室外空气污染，室内空气质量状况也不容乐观。城市化进程加快的同时室内空气质量不断恶化，不良装修带来的甲醛、挥发性有机物等有害物质严重影响到人体健康。权威机构数据显示，90%新居家庭装修存在甲醛超标问题，中国每年因装修污染引起上呼吸道感染致死的儿童约有210万，90%儿童白血病家庭一年内有装修过。2016年环保部发布《中国儿童环境暴露行为模式研究成果》，研究成果表明，中国近三成儿童暴露于室内空气污染，13.6%的儿童主要活动场所周边1公里范围内有健康高风险企业。面临室内室外污染源的双重夹击。目前我国室内空气污染问题的特点是由室内源引发的污染和由室外源引发的污染并存，空气污染物呈现多为污染物的特点，污染物包括颗粒物、气态分子和微生物病毒等。因而，室内空气净化和新风净化同等重要。目前空气净化器处理手段可分为过滤式、吸附式、络合式、化学催化式、光催化式、静电式、负离子式、等离子式，目前空气净化技术功能单一、功效有限，主要集中于颗粒物去除，而对于致癌、致病的苯系物和甲醛等人体危害更严重的气态污染物以及传染性病菌缺乏有效及经济的方法消除。如吸附法仅能对部分气态污染物进行富集而非降解，吸附饱和后无法继续工作，且易滋生细菌。近年新兴的负离子技术亦仅能去除可吸入颗粒物，而等离子体技术存在能耗高和臭氧副产物等不足。单独UV或臭氧技术是常见的空气消毒方法，但其氧化能力有限，无法杀灭许多顽固细菌病毒和降解气体分子污染物。此外，UV存在无法照射到区域，而臭氧残余若不消除会产生二次污染。现有技术均存在固有缺陷，要实现对污染物的处理需要结合大量的处理手段，结构复杂且成本较高，难以满足当前空气污染净化的迫切要求。
技术实现思路
本专利技术所要而解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新风和室内空气净化的一体化装置。本专利技术的第二个目的是提供利用所述装置进行空气净化的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现的：一种新风和室内空气净化的一体化装置，包括并列设置的室外空气净化室和室内循环空气净化室，所述室外空气净化室和室内循环空气净化室的远离进气口的一侧还设有风机，其中，所述室外空气净化室进气口向内依次设有高压静电除尘器、臭氧催化剂层和热交换器；所述室内循环空气净化室进气口向内依次设有高压静电除尘器、高能紫外灯和光催化层，其中，所述光催化层为以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属的空气净化材料，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。该装置可同时净化室外空气和室内循环空气，并根据室外空气和室内循环空气所携带的污染物进行针对性的净化，该装置利用紫外光催化氧化、臭氧催化氧化、甲醛常温纳米催化氧化和臭氧分解的协同作用来净化光空气污染物。本专利技术所述装置中的高压静电除尘器、高能紫外灯、臭氧催化剂层、热交换器、光催化层光均可以设置为可拆卸的独立模块（例如可设置为抽屉式），其中，所述高压静电除尘器和高能紫外灯设置单独控制开关。优选地，所述高压静电除尘器配置有静电场高压控制调节器，电压调整范围为3kv～20kv，高压静电除尘器共用于室外和室内循环风。优选地，所述的室内空气净化室的高能紫外灯优选为185nm紫外灯，污染物浓度较低时优选为254nm紫外灯。优选地，所述室外空气净化室内的热交换器为气气热交换器，内置有排风机，室外空气净化后再经过热交换器换热后进入室内，室外空气温度较高或大于室内循环空气温度时开启热交换器，以充分利用气体原有温度增强催化剂的催化性能。本专利技术所述光催化层所用的催化剂是在载体上引入锰氧化物和贵金属，锰氧化物和贵金属原子能够吸附在载体表面缺陷上，进而形成表面丰富的基团结构，加强载体吸附。优选地，所述光催化层中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的10～30%。优选地，所述光催化层的制备方法包括以下步骤：S1.可溶性锰氧化物溶于第一份无水乙醇中，加入吸附材料，充分搅拌；然后加入钛酸四丁酯、抑制剂和可溶性贵金属前驱体，充分搅拌得溶液A；S2.取第二份无水乙醇，和水混合得溶液B，将溶液B滴入剧烈搅拌的溶液A中得凝胶；S3.将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；S4.悬浮液中加入液态还原剂进行还原反应，反应后将得到的悬浊液进行固液分离，将固体材料烘干后即得气态污染物的净化材料。上述制备方法中，步骤S1中可溶性锰氧化物溶于无水乙醇中，再加入吸附材料，该步骤能够保证后面钛醇盐的水解反应在分子均匀的水平上进行，抑制剂的作用主要是用于缓解钛醇盐的水解速度，溶液B滴入溶液A中，使得钛醇盐与水发生水解反应，同时也发生失水和失醇缩聚反应，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶胶；步骤S3的陈化可以使得溶胶形成三维网络而成为凝胶，烘干可除去水分和有机溶剂，本专利技术主要是在后面还加入了液态的还原剂，还原后的还原态贵金属形成的催化剂能够显著提高催化性能和选择性能。优选地，步骤S1中第一份无水乙醇与钛酸四丁酯的体积比为2～16：1；所述钛酸四丁酯与抑制剂的体积比为5～150：1。优选地，步骤S2中第二份无水乙醇与水的体积比为1～5：1，所述第二份乙醇与步骤S1中钛酸四丁酯的体积比为0.1～4：1。优选地，步骤S1所述可溶性锰氧化物选自乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种或者两种，或者两种以上。优选地，步骤S1所述可溶性贵金属前驱体为可溶性的氯盐或者氯酸盐，所述的抑制剂选自盐酸、醋酸、硝酸、三乙醇胺、乙酰丙酮中的一种或者两种，或者两种以上。优选地，步骤S4所述液态还原剂选自硼氢化钠、硼氢化钾、水合肼、甲醛、甲醇中的一种或者两种，或者两种以上。优选地，步骤S3中所述的陈化温度为常温，时间为10小时以上，更优选地陈化时间为12～15小时；所述的烘干温度不低于100℃，更优选地为100～120℃，时间为10小时以上，更优选地为10～12小时。优选地，步骤S3中所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，包括并列设置的室外空气净化室和室内循环空气净化室，所述室外空气净化室和室内循环空气净化室的远离进气口的一侧还设有风机（12），其中，所述室外空气净化室进气口（1）向内依次设有高压静电除尘器（3）、臭氧催化剂层（5）和热交换器（9）；所述室内循环空气净化室进气口（2）向内依次设有高压静电除尘器（3）、高能紫外灯（4）和光催化层（6），其中，所述光催化层（6）为以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属的空气净化材料，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。

【技术特征摘要】
1.一种新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，包括并列设置的室外空气净化室和室内循环空气净化室，所述室外空气净化室和室内循环空气净化室的远离进气口的一侧还设有风机（12），其中，所述室外空气净化室进气口（1）向内依次设有高压静电除尘器（3）、臭氧催化剂层（5）和热交换器（9）；所述室内循环空气净化室进气口（2）向内依次设有高压静电除尘器（3）、高能紫外灯（4）和光催化层（6），其中，所述光催化层（6）为以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属的空气净化材料，其中，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的0～60%；锰氧化物的负载量为吸附材料质量的0.1～10%；还原态贵金属的负载量为吸附材料质量的0.01～1%，所述还原态贵金属选自铂、钯、金、银中的一种或者两种，或者两种以上。2.根据权利要求1所述的新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，所述光催化层（6）的制备方法包括以下步骤：S1.可溶性锰氧化物溶于第一份无水乙醇中，加入吸附材料，充分搅拌；然后加入钛酸四丁酯、抑制剂和可溶性贵金属前驱体，充分搅拌得溶液A；S2.取第二份无水乙醇，和水混合得溶液B，将溶液B滴入剧烈搅拌的溶液A中得凝胶；S3.将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；S4.悬浮液中加入液态还原剂进行还原反应，反应后将得到的悬浊液进行固液分离，将固体材料烘干后即得气态污染物的净化材料。3.根据权利要求1所述的新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，所述臭氧催化剂层（5）为在活性炭、分子筛、SiO2或活性氧化铝载体上负载有过渡金属氧化物和CeO2，所述过渡金属氧化物为Mn、Ni、Cu、Co中的一种，占载体质量比例为0.5%～20%，CeO2占载体质量比例为0～5%，Mn/Ce摩尔比为2～10：1。4.根据权利要求3所述的新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，所述臭氧催化剂层（5）的制备方法包括以下步骤：S1.充分溶解一定量的表面活性剂；S2.根据负载量称量过渡金属盐前驱体和硝酸铈，在搅拌状态下倒入步骤S1溶解后的表面活性剂内，充分溶解，配置成过渡金属盐-Ce(NO3)3混合溶液；S3.将过渡金属盐-Ce(NO3)3混合溶液置于超声水浴装置中，300～600W，在超声搅拌条件下倒入载体，并保持1～30min；S4.调节水温为30～60℃，在恒温水浴加热及搅拌条件下，保持12～24h；S5.放置于110℃烘箱中6～12h烘干，以10℃/min上升速率至300～600℃，恒温焙烧1～3h即得。5.根据权利要求1所述的新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，所述热交换器（9）为气气热交换器，内置有排风机。6.根据权利要求3所述的新风和室内空气净化的一体化装置，其特征在于，所述高压静电除尘器的电压为3kv～20kv。7.利用权利要求1至6任一项所述装置进行空气净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄海保，叶信国，刘高源，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44