本发明专利技术涉及一种消除建筑物内有机污染气体的方法及装置，本发明专利技术方法包括以下步骤：（１）在一密闭的装置中，使有机污染气流流经高湿材料层；（２）通过臭氧发生器向气流中注入臭氧；（３）用紫外光照射高湿材料层，使高湿材料层生成羟基自由基；（４）羟基自由基与流经高湿材料层的有机污染气体发生氧化反应，生成二氧化碳、水或矿物盐，从而消除空气中的有机污染气体。本发明专利技术采用臭氧，在高湿环境中生成羟基自由基，通过氧化来消除室内空气中的有机污染物，具有结构简单，使用方便，净化效率高，效果稳定，净化能力可调节，成本低廉等优点。本发明专利技术可以广泛用于各种需要消除空气中有机污染物的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种空气净化方法及装置，特别是关于一种能消除建筑物内有机污染气体的方法及装置。
技术介绍
建筑物内有机污染物主要来自室内装饰材料，其成分为甲醛、甲苯、二甲苯等挥发性芳香族化合物。目前消除这类污染化合物的方法包括活性炭吸附、纳米光催化降解、臭氧氧化、紫外线照射、等离子体净化等，这些技术在近年来的发展特点如下1、吸附技术普通活性炭的选择性明显，对分子量小的化合物，如氨、硫化氢和甲醛的吸附效果较差。2、光催化技术到目前为止，已有很多基于小规模反应器的光催化实验研究，其先后对甲醛、乙醛、甲醇、甲苯、二甲苯和一氧化碳等60余种有机气体进行过光催化反应研究，实验结果存在很大的差异。在实际应用中，各种光催化产品的净化效能也相差很大。造成差异的原因有(1)使用的光催化剂种类不同，进行过光催化实验的催化剂有TiO2、ZnO、ZnS、CdS等多种，普遍认为TiO2和ZnO的实用性好，并且TiO2最具有应用前景。TiO2依晶型不同分为无定型、金红石型、锐钛型、板钛型4种，试验结果表明，以一定比例共存的锐钛型(76.7％)和金红石型(23.3％)TiO2(P25)的催化活性较高。(2)光催化材料的制备过程不同，制备方法从原料上分有两种一是直接使用TiO2，进行分散、表面改性处理；二是使用TiO2的前驱体，经物理、化学的一系列处理得到活性TiO2。从过程中的相态变化上分，则有气相法、液相法、固相法。制备工艺不同，使得TiO2的光催化性质存在较大差异。(3)光催化剂的载体不同，TiO2可以通过不同的负载方法负载在玻璃制品、沸石、活性炭颗粒、活性炭纤维、硅胶、不锈钢、氟树脂、玻璃纤维。负载在沸石、活性炭、硅胶上制成的光催化材料，往往表现出更好地的净化效果，这是由于载体有较强的吸附性能，将有害气体进行物理吸附后，再进行光催化处理，提高了空气净化效率。(4)反应器的设计参数不同，牵涉到UV辐射光强、允许的气体进、出口流速、实验时环境温度与湿度等参数。可见光光催化剂的研制，尽管已取得部分进展，但是去除有机污染物的效率较低，与实际应用还有距离。以上原因造成使用光催化技术的空气净化器性能可靠性差。此外，光催化技术还存在材料制造成本较高的问题。3、低温等离子体技术等离子体是由电子、离子、原子、分子和自由基等粒子组成的集合体，具有宏观尺度的电中性，通常采用电晕放电或辉光放电产生低温等离子体。等离子体净化技术的原理是利用高能电子轰击途经的气体分子，产生自由羟基和臭氧等，这些强氧化物质可迅速氧化掉室内如VOCs、CO、NH3等有害气体；同时，电离过程中会产生大量的新产物，可能会对人体健康造成新的威胁。所以，目前该技术还主要用于烟气脱硫和脱氮处理。4、臭氧氧化技术臭氧广泛地被用于室内空气消毒。因为臭氧的强氧化性，使得浓度超过一定限值后对人体存在生理威胁，我国在《室内空气中臭氧标准》和《室内空气质量标准》中都限定了臭氧浓度的上限(0.16mg/m3，小时均值)，这是使用臭氧进行室内空气净化中应该重视的一个问题。美国环保署认为臭氧在浓度低于人体安全值时，并不能快速、有效地消除甲醛等污染物。天津市卫生疾病控制中心的刘洪亮等进行了臭氧消除甲醛、苯的实验。采用模拟现场加人工喷洒受试物质的方法，使用甲醛、苯试剂在试验室内分别按0.4mg/m3进行喷洒，再经密闭0.5h自然挥发及平衡后，在开机0.5h、1h、2h以个体采样器分别使用酚试剂吸收液及活性炭管采样分析。该臭氧型空气净化器在温度12.4～14.8℃、湿度36.3％～48.2％的范围内，小片型开机0.5h、1h、2h对模拟现场内苯的有效净化率分别为9.24％、44.42％、55.99％；对甲醛的有效净化率分别只有3.19％、6.79％、10.41％；双片型开机0.5h、1h、2h对苯的有效净化率分别为58.81％、62.74％、72.00％；对甲醛的有效净化率分别只有6.57％、7.53％、11.20％。实验结果支持了美国环保署的意见。综上所述，目前建筑物内的空气净化技术存在着诸如能效比不高、消除有机污染物有选择性、可能生成新的有害物质等不足和缺陷。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种反应效率高、稳定性好、无选择性、无新的有害物生成，能消除建筑物内有机污染气体的方法及装置。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种消除建筑物内有机污染气体的方法，其包括以下步骤(1)在一密闭的装置中，使有机污染气流流经高湿材料层；(2)通过臭氧发生器向气流中注入臭氧；(3)用紫外光照射高湿材料层，在高湿材料层生成羟基自由基；(4)羟基自由基与流经高湿材料层的有机污染气体发生氧化反应，生成二氧化碳、水或矿物盐，从而消除空气中的有机污染气体。所述羟基自由基通过以下两种途径同时生成(1)当臭氧被紫外光照射时，首先产生游离氧自由基，然后，游离氧自由基与水分子反应生成羟基自由基；(2)臭氧先在高湿材料表面产生过氧化氢，然后过氧化氢在紫外光的照射下分解生成羟基自由基。在密闭的壳体内设置活性炭层，利用活性炭吸附净化后空气中残余的臭氧。在密闭的壳体出口设置中效或高效过滤器，过滤空气中的颗粒和活性炭层脱离的炭粒子。一种消除建筑物内有机污染气体的装置，其特征在于它包括一密闭的壳体，所述壳体的一端设置一污浊空气进口，另一端设置一清洁空气出口，在所述污浊空气进口与清洁空气出口之间的壳体内依次设置有一臭氧发生器、至少两紫外灯和一高湿材料层，在所述污浊空气进口或清洁空气出口设置一作为空气动力的风机。在所述高湿材料层与所述清洁空气出口之间设置一活性炭层。在所述污浊空气进口处设置一粗效或中效过滤器，在所述清洁空气出口处设置一中效或高效过滤器。所述高湿材料层由是吸附了水分子或含有过氧化氢水溶液后的颗粒物或高分子聚合物或纤维织物材料组成。所述颗粒物包括硅胶、活性炭、分子筛、沸石和凹凸棒土中的一种，所述颗粒物的保湿为自身吸湿性或加入高吸湿性的无机盐。所述无机盐为氯化锂或氯化钠。所述高分子聚合物为聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇类、醋酸乙烯共聚物类、聚氨酯类、聚环氧乙烷类、淀粉接校共聚物类吸水树脂，所述吸水树脂的保湿为自身保湿。所述纤维织物为化纤、毛毡和活性炭纤维中的一种，所述纤维织物的保湿为自身吸湿或复合固态吸水物质。所述固态吸水物质为氯化锂、硅胶、分子筛中的一种。本专利技术由于采取以上技术方案，其与现有技术相比具有以下优点1、本专利技术方法将臭氧、高湿材料层、紫外光照射三种技术结合在一起，使臭氧在紫外光的照射下在高湿材料层生成羟基自由基(·OH)，进而将流经高湿材料层的有机污染物氧化成二氧化碳、水或矿物盐，实现了本专利技术消除有机污染气体，特别是消除甲醛气体的目的。2、本专利技术使用的臭氧浓度很低，其并且不直接用于氧化有机污染物，而是作为生成羟基自由基的气源，这是与传统的使用臭氧的空气净化器截然不同的的。但是由于在本专利技术方法中臭氧是与高湿材料和紫外光照射配合，因此不但可以高效率地消除建筑物内的有机污染气体，而且不会给环境带来新的有毒有害产物，特别是低浓度的臭氧使本专利技术方法使用非常安全方便。3、本专利技术所使用的臭氧发生技术、紫外灯制造技术目前极为成熟，组件可以直接在市场上购买到，因此，操作过程及净化效率稳定，与光催化材料相比，本专利技术装置中的高湿材料层本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种消除建筑物内有机污染气体的方法，其包括以下步骤：（１）在一密闭的装置中，使有机污染气流流经高湿材料层；（２）通过臭氧发生器向气流中注入臭氧；（３）用紫外光照射高湿材料层，使高湿材料层生成羟基自由基；（４） 羟基自由基与流经高湿材料层的有机污染气体发生氧化反应，生成二氧化碳、水或矿物盐，从而消除空气中的有机污染气体。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩旭，狄洪发，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。