專利名稱：清除空氣中氣態(tài)苯等離子催化技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種清除空氣中氣態(tài)苯等離子催化技術(shù)，涉及空氣凈化領(lǐng)域。其特征是空氣中的氣態(tài)苯依次經(jīng)過低溫等離子體、靜電除塵和催化系統(tǒng)就能得到高效去除，而且不會產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明還涉及上述集成技術(shù)應(yīng)用于制備各種空氣凈化器。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的提高，由裝修或裝飾材料而造成的空氣污染問題非常嚴(yán)重。同時汽車的大量使用及普及，車內(nèi)使用的裝飾材料如儀表臺、車窗的朔料件、真皮座椅和海棉坐墊、人造地板等處使用的粘合劑以及車體上的噴漆等都會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)。因汽車內(nèi)空間狹小、密封性能好更容易造成車內(nèi)環(huán)境的污染。苯是室(車) 內(nèi)主要的空氣污染物，研究表明人在短時間內(nèi)吸入高濃度的苯，可出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)麻醉作用，輕者頭暈、頭痛、惡心、胸悶、乏力、意識模糊，嚴(yán)重者可致昏迷以致呼吸、循環(huán)衰竭而死亡。如果長期接觸一定濃度的苯還會引起慢性中毒，可出現(xiàn)頭痛、失眠、精神委靡、記憶力減退等神經(jīng)衰弱樣癥狀。因此苯已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為強烈致癌物質(zhì)。開窗通風(fēng)、綠色植物自然吸收、活性炭的物理化學(xué)吸附、等離子體技術(shù)、光催化技術(shù)和熱催化技術(shù)等凈化方式是常用的改善室(車)內(nèi)空氣苯污染的方法。其中吸附法是最常用的苯凈化方式。盡管吸附法具有一定的去除效率、富集功能和能耗較小等特點，從而成為治理苯較常用的方法。然而，無論物理吸附還是化學(xué)吸附都不能得到滿意的效果，因為當(dāng)吸附和脫附達到平衡時，吸附劑就會失效或需要再生。等離子體技術(shù)對苯氣體有一定的凈化效率，但是凈化過程有由于等離子放電容易產(chǎn)生CO，O3和甲醛等有害的副產(chǎn)物，產(chǎn)生二次污染。這些均限制了等離子體技術(shù)的應(yīng)用。光催化雖然具有很強的廣譜性，其缺點是效率較低，并且往往導(dǎo)致苯分解不完全甚至產(chǎn)生對人體更加有害的副產(chǎn)物。催化氧化技術(shù)具有很多的優(yōu)勢是處理廢氣效率高、處理量大、處理完全、沒有二次污染以及不存在吸附飽和等問題，特別對低濃度污染物的處理非常有效。但是，催化氧化技術(shù)在室溫下對苯的去除率很低或者是沒有效率。由上述可知，等離子體、靜電除塵和氧化催化技術(shù)等單一技術(shù)均有其優(yōu)點，也有它的固有無法克服的弊端?！妒覂?nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》已于2002年開始實行，其中對多種揮發(fā)性有機物在室內(nèi)空氣中的濃度進行了限定。苯的最高允許濃度為0. llmg/m3。長期監(jiān)測結(jié)果顯示，對于新裝修的室內(nèi)環(huán)境而言，苯系物超標(biāo)率可以達到1-100倍，室(車)內(nèi)環(huán)境中的揮發(fā)性氣態(tài)苯的治理迫在眉睫。本發(fā)明是等離子體、靜電除塵和催化氧化三大技術(shù)的優(yōu)勢疊加、劣勢互補的高效去除氣態(tài)苯的高新集成技術(shù)，實現(xiàn)了在常濕常溫條件下去除室(車)內(nèi)空氣中氣態(tài)苯的目的。本發(fā)明的目的是提供一種低溫等離子體和催化劑聯(lián)合去除氣態(tài)苯集成技術(shù)以及制備方法和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的1 提供一種低溫等離子體和催化劑聯(lián)合去除氣態(tài)苯集成技術(shù)。本發(fā)明的目的2 提供制備一種低溫等離子體和催化劑聯(lián)合去除氣態(tài)苯集成技術(shù)的制備方法。本發(fā)明的目的3 涉及上述集成技術(shù)應(yīng)用于制備各種空氣凈化器。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)本發(fā)明的目的是提供一種等離子體、靜電除塵和催化氧化集成技術(shù)。此集成技術(shù)實現(xiàn)了室溫高效地去除室(車)內(nèi)的氣態(tài)苯，沒有二次污染的目的，具體的技術(shù)方案如下1.苯的等離子聚合成固體顆粒物苯在等離子體的作用下發(fā)生等離子聚合(plasma polymerization)和等離子引發(fā)聚合(plasma-initiated polymerization)反應(yīng)而，得到較大的固體聚合顆粒物。2.固體顆粒物荷電去除固體聚合顆粒物在等離子的作用下荷電，然后在靜電區(qū)收集，從而達到去除空氣中的氣態(tài)苯的目的。3.苯的分解反應(yīng)在等離子體作用下，高能電子與苯作用后發(fā)生一系列的反應(yīng)被降解為二氧化碳 (CO2)和水(H2O),同時部分苯轉(zhuǎn)化為一氧化碳(CO)和甲醛(HCHO)等小分子，并且有臭氧產(chǎn)生。4.小分子的催化去除催化劑在室溫下高效地分解由等離子體放電時產(chǎn)生的臭氧成氧氣，催化劑氧化由高能電子與苯作用生成的一氧化碳和甲醛等小分子成無毒害的二氧化碳(CO2)和水(H2O), 不會產(chǎn)生二次污染。本發(fā)明技術(shù)效果本發(fā)明的技術(shù)效果是一種室溫可以徹底去除空氣中的苯集成技術(shù)，特征在室溫常濕條件下將空氣中濃度為0. 010 200mg/m3的氣態(tài)苯全部去除，沒有有毒的副產(chǎn)物臭氧產(chǎn)生，適用于各種封閉或半封閉體系(如室內(nèi)或車內(nèi))空氣中氣態(tài)苯的消除。本發(fā)明的優(yōu)點1.本發(fā)明將常壓低溫等離子體和靜電除塵有機結(jié)合，使苯在低溫等離子體發(fā)生聚合成固體顆粒物，然后在者靜電區(qū)荷電后通過靜電收集，因此不會造成環(huán)境顆粒物污染。2.本發(fā)明將低溫等離子體和催化劑結(jié)合，苯在低溫等離子體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化碳和甲醛等有害物，可以室溫下被催化氧化為無害的(X)2和H2O。3.本發(fā)明使用室溫臭氧分解催化劑，分解由等離子體產(chǎn)生的臭氧，防止二次污染， 克服了等離子體在室內(nèi)或車內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸。
具體實施例方式實施例一本發(fā)明具體實施方式
主要由氣體發(fā)生裝置、集成系統(tǒng)凈化裝置和分析儀器三個部分組成。氣體發(fā)生裝置將苯的純液體置于恒溫水浴槽中，由空氣瓶將苯系物的蒸氣帶出， 調(diào)節(jié)恒溫水浴槽的溫度得到不同的苯蒸汽的濃度。然后經(jīng)過集成系統(tǒng)凈化裝置，苯系物蒸
4汽的濃度由氣相色譜HP 6890N氣相色譜儀測定濃度。實施例二本發(fā)明的集成系統(tǒng)凈化裝置包括三個主要的部分，即低溫等離子體、靜電除塵器和催化劑。常壓低溫等離子體可以采用圓筒式反應(yīng)器，在多層同心圓筒式反應(yīng)器的設(shè)計中， 將放電間隙縮小為0. 2cm，這樣可以充分將同等電壓下的電場強度增大，同時由于放電間隙的減小必然會使氣體可通過流量減小，所以采用多層同心圓筒式反應(yīng)器，這樣會大大增大反應(yīng)器處理污染氣體的能力。主要設(shè)計參數(shù)放電腔內(nèi)徑3cm ；放電腔外徑5cm ；放電腔長度5cm ；放電間隙0. 2cm ；阻擋介質(zhì)石英玻璃；介質(zhì)厚度0. 2cm ；活性氧化鋁圓筒板材。 電壓為2-16kV。實施例三靜電除塵器靜電除塵器可以捕集一切細(xì)微粉塵及霧狀液滴，其捕集粒徑范圍在 0.01 100 μ m，對PMlO和PM2. 5的除塵效率可高達99%以上，原理是利用高壓電場使顆粒荷電，在庫侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降的裝置。由于靜電除塵器利用庫侖力捕集粉塵，流經(jīng)除塵器的阻力很小，約98 300Pa。使用的電壓是2_16kV。實驗結(jié)果表明在沒有使用靜電除塵器時，出口處的PMlO和PM2. 5分別是3. 68和4. 2%ig/m3，使用后降為0. 01 和 0. 02mg/m3。實施例四催化劑催化劑分為室溫一氧化碳催化劑、室溫同時去除甲醛和臭氧催化劑。室溫一氧化碳催化劑的制備如下將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷GOOpsi)載體樣品浸漬在配制好的硝酸鈷或乙酸鈷溶液，浸漬Imin后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后100°C干燥12h，在400°C空氣下焙燒他。將上述得到的蜂窩陶瓷載體浸漬在含氯金酸和硝酸銀的混合水溶液中，其中金的濃度為0. 001 0. 05mol/l，銀的濃度是金的1/3，然后加入適量的NaBH4使生成金銀合金， 120°C烘干，400°C焙燒2-Mh。重復(fù)1-5次使貴金屬的含量占總量的1-10%。然后將負(fù)載貴金屬的蜂窩陶瓷載體樣品于400°C焙燒分別得到去除一氧化碳的整體型催化材料。性能測試一氧化碳用痕量氣體分析質(zhì)譜儀分析和HP 6890N并帶有甲烷化的轉(zhuǎn)化器。測試結(jié)果如表1所示。實施例五室溫甲醛和臭氧催化劑如下MnO2粉末的制備按照將二價錳鹽、強氧化劑在酸性溶液中混合，生成的黑色沉淀物在90 100°C的水溶液中劇烈攪拌回流12 4 后，過濾、洗滌，在100 150°C干燥 10 Mh，然后在200 700°C焙燒得到MnA粉末。MnO2蜂窩陶瓷整體型催化劑的制備稱取一定量的MnO2粉末，加入一定比例的去離子水和硅膠粘合劑，高速攪拌1 Mh，得到一定濃度的MnA復(fù)合氧化物漿液。將預(yù)先處理好的蜂窩陶瓷GOOpsi)浸漬在配制好的上述漿液中，浸漬0.5 5min后取出，吹盡孔道中的殘液，在空氣中陰干后80 130°C干燥8 Mh，在200 800°C空氣下焙燒1 Mh， 得到摻雜的氧化錳蜂窩陶瓷整體型催化劑。將得到MnO2氧化物的堇青石蜂窩陶瓷載體浸漬在含鉬金屬前驅(qū)體水溶液中，其中Pt的濃度為0. 001 0. 05mol/l，80-150°c烘干，200-700°C焙燒2~24h0重復(fù)幾次使Pt金屬的含量占總量的1_10%。然后將負(fù)載Pt金屬的蜂窩陶瓷載體樣品于200-600°C的純氫氣中1-3 分別得到蜂窩整體型催化材料。甲醛用痕量氣體分析質(zhì)譜儀分析。臭氧用臭氧分析儀檢測(Photometric 03analyzer Model 400E, Teledyne Inc, USA)。性能結(jié)果見表 2.實施例六等離子體、靜電除塵和氧化催化劑集成技術(shù)對苯去除的結(jié)果。條件在室溫(18 250C )和相對濕度為40-100%的條件下，一氧化碳氧化催化劑是AuAg合金，AuAg物質(zhì)的量比為3，貴金屬總量占Co3O4重量的5%，Co3O4占400孔的蜂窩載體的25% ；甲醛和臭氧氧化劑，MnO2占400孔的蜂窩載體的20%，Pt占MnA重量的3%，Co3O4占400孔的蜂窩載體的25%，風(fēng)速為3. 0m/so分析儀器甲醛、苯系物和一氧化碳用痕量氣體分析質(zhì)譜儀分析，輔助用HP 6890N氣相色譜分析儀。臭氧用臭氧分析儀檢測(Photometric O3 analyzerModel 400E, Teledyne Inc, USA) 結(jié)果見表 3.實施例七等離子體、靜電除塵區(qū)和氧化催化劑集成技術(shù)對苯去除的結(jié)果。測試條件同實施例七，使用電壓是12kV，連續(xù)使用兩個月，集成系統(tǒng)非穩(wěn)定苯的濃度都< 0. 03mg/m3以下， 臭氧的濃度< 0. 02mg/m3，一氧化碳的濃度< 0. 02mg/m3以下，甲醛< 0. 01mg/m3。
表1集成系統(tǒng)的一氧化碳催化劑的去除效果。電壓(12kV)
權(quán)利要求
1.本發(fā)明為一種清除空氣中氣態(tài)苯等離子催化技術(shù)，包括等離子體和催化劑兩個部分。
2.權(quán)利要求1中低溫等離子體、靜電收塵和室溫催化氧化的集成技術(shù)，其特征在于室溫去除氣態(tài)苯都大于90%。
3.權(quán)利要求1中低溫等離子體，其特征是采用介質(zhì)阻擋板放電、脈沖電暈或直流輝光放電等離子體技術(shù)，最好選擇介質(zhì)阻擋放電等離子體。
4.權(quán)利要求1中低溫等離子體，其特征是使用的電壓是2-16kV。
5.權(quán)利要求1中室溫催化氧化技術(shù)，其特征在于所使用的催化劑包括室溫氧化一氧化碳催化劑、室溫同時分解臭氧和氧化甲醛催化劑。
6.權(quán)利要求5中室溫催化一氧化碳氧化技術(shù)，其特征在于所使用的是蜂窩陶瓷載體整體型催化劑，其上擔(dān)載有四氧化三鈷負(fù)載金銀合金和室溫消除甲醛催化劑。
7.權(quán)利要求5中的室溫一氧化碳氧化催化劑，其中金銀合金的總金屬占四氧化三鈷涂層的I-IOwt. %，金銀合金中金銀的物質(zhì)的量的比是3 1。
8.權(quán)利要求5中室溫同時催化氧化甲醛和臭氧分解劑，其特征在于所使用的催化劑是蜂窩陶瓷載體整體型，其上有氧化錳負(fù)載的鉬催化劑。
9.權(quán)利要求8中錳氧化物，其特征是主要是二氧化錳，鉬含量占二氧化錳涂層的 O-IOwt %。
10.權(quán)利要求1中所述的集成技術(shù)適用于去除室內(nèi)空氣的氣態(tài)苯，尤其適用于車內(nèi)空氣的氣態(tài)苯去除。
全文摘要
本發(fā)明為一種清除空氣中氣態(tài)苯等離子催化技術(shù)，涉及等空氣凈化領(lǐng)域。其特征是本技術(shù)能徹底清除空氣中氣態(tài)苯，而且不會產(chǎn)生二次污染。氣態(tài)苯在等離子體系統(tǒng)發(fā)生等離子聚合生成固體顆粒物，然后在靜電區(qū)去除，同時生成的臭氧、一氧化碳和甲醛等小分子在催化系統(tǒng)中被氧化得到無毒害的氧氣、二氧化碳和水。催化劑的特征是四氧化鈷負(fù)載金銀合金，可以室溫高效去除一氧化碳、臭氧和甲醛等小分子污染物。本發(fā)明的集成系統(tǒng)在常溫、常壓和常濕的真實環(huán)境中可以高效穩(wěn)定地去除空氣中的氣態(tài)苯，同時不會產(chǎn)生臭氧新污染物，克服了等離子體在室內(nèi)或車內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域的應(yīng)用瓶頸。
文檔編號A61L9/22GK102284076SQ20101020290
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:上海牛翼新能源科技有限公司