[发明专利]一种光催化氧化的空气净化装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于空气净化设备技术领域，更具体地，涉及一种光催化氧化的空气净化装置和方法。

背景技术

我国每年由室内空气污染引起的死亡人数已达11.1万人。夏天高温条件下，空气中光化学反应增强，会产生较多的细小颗粒的二次污染物；而因为湿度大，低层风速小，空气中的污染物会和水分相结合，PM2.5非常容易积累且不易扩散，“夏季雾霾”就产生了。相比秋冬季节，夏季雾霾对肺部的伤害会更严重，因为气温高容易孳生细菌，这些细菌会黏附在空气中的小颗粒上，悄无声息地溜进人们的呼吸道，危及健康。此外监测显示，2016年的“臭氧”成首要污染物的次数在加剧，加拿大职业健康与安全中心（CCOHS）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，且这些损伤往往是不可修复的。空气污染物呈现复合型特点，污染物包括颗粒物、气态分子和微生物病毒等。但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，要实现对复合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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种光催化氧化的空气净化装置。

本发明的第二个目的是提供一种光催化氧化的空气净化方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种光催化氧化的空气净化装置，依次包括静电除尘模块、高能紫外灯、光催化模块和风机，所述静电除尘模块上设有高压静电除尘器；所述光催化剂模块是以吸附材料为载体，载体上负载有二氧化钛，锰氧化物和还原态贵金属，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。

所述光催化剂层在室温下能够通过光催化、臭氧催化氧化、常温纳米催化氧化甲醛、臭氧分解来净化室内空气中的苯系物、甲醛等挥发性气态污染物和臭氧污染物，同时杀灭细菌、病毒，并且无紫外光和臭氧条件下，同样能够常温下催化氧化甲醛。

优选地，二氧化钛的负载量为吸附材料质量的10～60%。

优选地，所述光催化剂层的制备方法包括以下步骤：

（1）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；

（2）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；

（3）将凝胶陈化、烘干、焙烧后再溶于水形成悬浮液；

（4）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。

步骤（1）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，步骤（1）中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（3）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，本发明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（1）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（2）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（1）中钛酸四丁酯的体积比为0.1～4：1。

优选地，步骤（1）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。