CN100448786C - 一种流体净化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可用于空气净化或水净化的流体净化方法和流体净化装置。其方法是氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质，均被吸附在分子筛的小孔内。氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物。所述的净化装置设有壳体及流体出、入口，所述壳体内设有氧化剂产生器、分子筛和流体循环装置，其特征在于，所述氧化剂产生器设置在所述分子筛上游，流体循环装置将流体从上游往下游抽动。本发明通过氧化剂和分子筛的共同作用，使流体中的有机污染物被分解，无机杂质和多余的氧化剂被吸附过滤，净化效率高，且较为安全，有利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及环保领域，具体的说，是涉及一种可用于对空气或水进行净化的流体净化方法和装置。
背景技术
在现有的对空气或水进行净化的方法中，通常使用由臭氧产生器或负离子机制造的氧化剂，即臭氧或氢氧游离基，来氧化分解空气或水中的有机污染物，比如细菌及有机化合物等。所以臭氧产生器或负离子机被广泛利用于净化不同的流体，如饮用水、污水及空气等。实验证明，上述的对空气或水等流体的净化方法，其氧化分解污染物的效率通常是与臭氧和氢氧游离基在流体内的浓度有关，如果直接的将臭氧或氢氧游离基等氧化剂释放在流体内，其浓度将立即被稀释，净化效果有限；如果将臭氧或氢氧游离基等氧化剂的浓度增加，臭氧及氢氧游离基往往会氧化流体中的其它非污染物分子，且这些高浓度的氧化剂是对人体有害的，存在危险性。因此，一般的臭氧产生器或负离子机并不是安全有效的空气或水的净化装置。
在现有的对空气或水进行净化的方法中，还使用如纳米沸石、晶体沸石或者活性炭等高多孔性材料，即所谓的“分子筛”，通过有效地吸附流体中的有害污染物，比如有机污染物或无机杂质，来净化空气或水。分子筛生产成本低廉，并且可以加热循环再生，是非常有用的环保材料。但是，分子筛加热循环再生过程还是不太方便，实际涉及的是停止流体净化装置的工作，或者有多套分子筛替换使用。中国发明专利，公开号CN 1625675A亦有提及同时使用氧化剂及分子筛的方法，去解决上述的问题，但由于污染物进入系统前，先经过了前置的氧化剂产生器，其化学份子会产生变化，所采用的分子筛的孔道不可能单单由室内空气评估实验、或亲水性或疏水性来确定。公开号CN 1625675A文中亦没有全面分析所使用的分子筛特性对整个系统的可行性影响，不含有机物模板制造出来的分子筛，即使与污染物有共同的亲水性，最终催化氧化过程产生的细水份子，会结成水份子团(watermolecule cluster)，与二氧化碳，及二氧化碳与水份子团产生碳酸(carbonic acid)，亦会滞留于分子筛的小孔内，堵塞小孔，不可达致真正再生分子筛。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，单纯使用氧化剂氧化分解有害污染物的流体净化方法存在因被稀释而净化效果有限，或者氧化剂可能泄露危害人体；以及，单纯使用纳米沸石、晶体沸石或活性炭等多孔材料分子筛过滤吸附污染物的流体净化方法存在经常需要定期循环再生或更换分子筛。本发明提供了一种既能够利用氧化剂有效的氧化分解细菌、有机化合物等有害污染物，又能够利用特殊的分子筛过滤吸附流体中的污染物，而不用经常更换分子筛，且能够减少氧化剂泄露的一种流体净化方法和流体净化装置。
本发明是这样实现的：
一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，该化学成分是一种包含负电性的框架结构的铝硅酸盐，其框架结构为亲水性，含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，其框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(AlIII-O-PV-O-AlIII)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，其框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有机-无机混合的氧化物框架结构，在所述框架结构的合成过程中使用有机物模板；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有用于催化流体中的目标性有机化合物分子的分解反应的酸基位或氧化还原基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有由离子交换过程或在合成期间加入的过渡性金属；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料为有机物及无机氧化物的杂种结构框架，所述的杂种结构框架内的有机物为框架的结构分子，或为填塞部分纳米小孔的板模；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
或，一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛含有三维或二维的氧化物框架结构；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
以上各方法中，所述的分子筛的材料与所述氧化剂产生器产生的氧化剂具有相似的亲水性或疏水性；所述分子筛的小孔与所述氧化剂产生器产生的氧化剂分子具有相近的形状、取向。所述氧化剂产生器产生与流体同相或异相的氧化剂。当所述流体是气流时，还在分子筛上游的设置水帘装置，还在所述水帘装置的水帘中加入杀菌剂或氧化剂。一种流体净化装置，包括壳体，所述壳体上带有流体的入口和出口，所述壳体内设置有氧化剂产生器、分子筛和流体循环装置，所述氧化剂产生器设置在所述分子筛的上游，所述流体循环装置将流体从上游往下游抽动，其特征在于，所述分子筛上游设置水帘装置。
所述流体为水流时，所述流体循环装置是一个从上游往下游抽水的水泵。所述流体是气流时，所述流体循环装置是一个从上游往下游抽风的抽风机。
所述氧化剂产生器可以是臭氧产生器或负离子产生机。
所述流体净化装置还包括了设置在所述分子筛上游的前滤装置。所述前滤装置可以是纤维滤器纸、HEPA过滤器、铝滤器框架、静电除尘器。
所述分子筛的材料与上述净化方法中所采用的分子筛的材料相同。
本发明的流体净化方法及其装置，通过氧化剂产生器和分子筛的共同作用，氧化剂连同流体中的有机污染物和无机杂质一起被吸附入分子筛的小孔内，由于氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机及无机污染物，从而可以获得很高的净化效率。另外，氧化剂也与分子筛的材料具有相似的形状、大小、亲水性或疏水性的特性，过量的氧化剂亦可被吸附入分子筛内，从而防止氧化剂泄漏。由于氧化剂将吸附在分子筛小孔内的有机污染物氧化分解了，使用这种流体净化方法，或应用这种方法制造的流体净化装置，是不需要经常性的更换分子筛的。
附图说明
图1.是本发明的流体净化方法的氧化剂、有机污染物和无机杂质吸附在分子筛小孔内的净化原理示意图；
图2.是本发明的流体净化装置的结构示意图；
图3.是本发明的另一个流体净化装置的结构示意图；
图4.是本发明的再一个流体净化装置的结构示意图；
图5.是本发明的流体净化装置的含水帘部分的结构示意图；
图6.是本发明的流体净化装置的另一个含水帘部分的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图和实施例，对本发明的一种流体净化方法和使用该方法的流体净化装置作进一步的说明。
图1是本发明的流体净化方法的氧化剂、有机污染物和无机杂质吸附在分子筛小孔内的净化原理示意图
如图1所示，氧化剂产生器产生的氧化剂111，连同流体中的有机污染物112，被一同吸附入分子筛的小孔113内；氧化剂111在分子筛的小孔113内氧化分解有机污染物112。无机杂质117被分子筛的小孔113吸附过滤。多余的氧化剂111也被分子筛的小孔113所吸附。
本发明的流体净化方法中所使用的分子筛，比如纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料具有以下特点：
(1).分子筛含化学成分(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，该化学成分是一种包含负电性的框架结构的铝硅酸盐，该框架结构为亲水性，含离子交换位或酸基位。
(2).分子筛含化学成分(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，该框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位。
(3).分子筛含化学成分(AlIII-O-PV-O-AlIII)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，该框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位。
(4).分子筛含有机-无机混合的氧化物框架结构，在所述框架结构的合成过程中可以使用有机物模板。
(5).分子筛含有用于催化流体中的目标性有机化合物分子的分解反应的活跃基位，如酸基位或氧化还原基位。
(6).分子筛、纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料含有由离子交换过程或在合成期间加入的过渡性金属。如过渡性金属是由离子交换过汇入氧化物框架时，他们会以正离子方式存在。当过渡性金属是在合成其间汇入氧化物框架时，他们会成为氧化物框架的结构分子。
(7).分子筛、纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料可以是有机物及无机氧化物的杂种结构框架。所述的杂种结构框架内的有机物可为框架的结构分子，也可为填塞部份纳米小孔的板模，其作用用以固定框架的晶体结构。
(8).分子筛、纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料可被用活性碳或混合活性碳的分子筛、纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料取代。
氧化剂产生器所产的氧化剂111，流体中的有机污染物112，与分子筛的材料，具有相似的亲水性或疏水性；与分子筛的小孔113，具有差不多的形状、取向。它们跟流体可以是同相或异相的。从而，保证了氧化剂111与有机污染物112可以一起被吸附在分子筛的小孔113内；也保证了多余的氧化剂111被吸附在分子筛的小孔113内。
这些分子筛可备有活跃的氧化及还原氧化位置。他们可以是具有三维氧化物框架结构或二维氧化物框架结构。他们也许包含可作氧化或还原氧化的金属，如过渡性金属，这些过渡性金属可是氧化物框架结构的其中一个结构分子114，他们也可以或如同正离子115形态占据分子筛，比如纳米沸石或其它同类型的高多孔性材料的小孔内。其它添加剂譬如芳香的化学分子，如并非目标性的有机化合116，可不受这个系统分解而被排出于下游位置。
实施例一：
如图2所示，在本发明的实施例一中，本装置可用于空气净化系统及水处理系统里。在这个系统中，水泵或风扇121会被安装于氧化剂产生器122及纳米沸石过滤器123的上游位置。本系统需安装至少一个前滤装置124，以隔除较大的微粒及防止沸石过滤器123被微粒堵塞的机会。
实施例二：
如图3所示，在本发明的实施例二中，本装置可用于空气净化系统及水处理系统里。在这系统中，水泵或风扇121会被安装于氧化剂产生器122及纳米沸石过滤器123之间的位置。水泵和风扇121需采用抵腐蚀性有和抗氧化的材料。这样，上游的氧化剂122不会损坏水泵和风扇121。本系统需安装至少一个前滤装置124，以隔除较大的微粒及防止沸石过滤器123被微粒堵塞的机会。
实施例三：
如图4所示，在本发明的实施例三中，本装置可用于空气净化系统及水处理系统里。在这系统中，水泵或风扇121会被安装于氧化剂产生器122及纳米沸石过滤器123的下游位置。本系统需安装至少一个前滤装置124，以隔除较大的微粒及防止沸石过滤器123被微粒堵塞的机会。
实施例四：
如图5所示，在本发明的实施例四中，本装置可应用于空气净化系统中。在这系统中，水帘装置151安装于氧化剂产生器122及沸石过滤器123的上游位置。水泵或风扇121可安装于系统的任一点。水泵或风扇121的马达需可承受整个系统的风阻及压力。水帘装置可先减低气流中的尘埃浓度，大大的去除流体内的微粒，使流体净化系统有更高的净化效率。杀菌剂或其它添加剂加入水帘装置的溶液中。
实施例五：
如图6所示，在本发明的实施例五中，本装置可应用于空气净化系统中。在这系统中，水帘装置151与水泵或风扇121结合在一起，这样系统中只需要一个马达，水帘装置151与水泵或风扇121安装于氧化剂产生器122及沸石过滤器123的上游位置。水泵或风扇121的马达需可承受整个系统的风阻及压力。水帘装置大大的去除流体内的微粒。杀菌剂或其它添加剂加入水帘装置的溶液中。
以上各个实施例中的风扇121可由离心风扇或轴向风扇代替。水泵或风扇需可抵消整个净化系统的压力。前滤装置124可消除大大小小的微粒，该前滤装置可使用纤维滤器纸，HEPA过滤器，铝滤器框架、静电除尘器或以上器件的组合。发热器、热量存贮设备、紫外光灯或抽湿机可加入本发明的流体净化装置中滤器部分。
非目标性的有机化合物，比如芳香味道的添加剂或其它添加剂可加入所述的流体净化装置内，这些有机化合物，芳香味道的添加剂不会被流体净化装置所氧化。
Claims (14)
1、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，该化学成分是一种包含负电性的框架结构的铝硅酸盐，其框架结构为亲水性，含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
2、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，其框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
3、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料化学成分是(AlIII-O-PV-O-AlIII)，该化学成分是一种含中性框架结构的硅酸盐，其框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
4、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有机-无机混合的氧化物框架结构，在所述框架结构的合成过程中使用有机物模板；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
5、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有用于催化流体中的目标性有机化合物分子的分解反应的酸基位或氧化还原基位；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
6、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛的材料含有由离子交换过程或在合成期间加入的过渡性金属；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
7、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述的分子筛的材料可以是有机物及无机氧化物的杂种结构框架；所述的杂种结构框架内的有机物可为框架的结构分子，也可为填塞部分纳米小孔的板模；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
8、一种流体净化方法，其特征在于：在空气净化系统或水处理净化系统中设置氧化剂产生器和分子筛，其中所述分子筛含有三维或二维的氧化物框架结构；所述含有氧化剂产生器和分子筛的净化系统使氧化剂产生器产生的氧化剂、流体中的有机污染物和无机杂质均被吸附在分子筛的小孔内，氧化剂在分子筛的小孔内氧化分解有机污染物，从而使流体得到净化。
9、根据权利要求1-8任一项所述的流体净化方法，其特征在于：所述的分子筛的材料与所述氧化剂产生器产生的氧化剂，具有相似的亲水性或疏水性；所述分子筛的小孔与所述氧化剂产生器产生的氧化剂分子，具有相近的形状、取向。
10、根据权利要求1-8任一项所述的流体净化方法，其特征在于：所述氧化剂产生器产生与流体同相或异相的氧化剂。
11、根据权利要求1-8任一项所述的流体净化方法，其特征在于：当所述流体是液体时，所述氧化剂产生器产生的氧化剂可以是液体状或气体状，与所述流体同相或异相，或为其混合物。
12、根据权利要求1-8任一项所述的流体净化方法，其特征在于：当所述流体是气流时，还在分子筛的上游设置水帘装置。
13、根据权利要求12所述的流体净化方法，其特征在于：还在所述水帘装置的水帘中加入杀菌剂或氧化剂。
14、一种流体净化装置，包括壳体，所述壳体上带有流体的入口和出口，所述壳体内设置有氧化剂产生器、分子筛和流体循环装置，所述氧化剂产生器设置在所述分子筛的上游，所述流体循环装置将流体从上游往下游抽动，其特征在于：还在所述分子筛上游，设置有水帘装置；所述分子筛的材料化学成份是选自下列中的一种：
1)(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-H+或(SiIV-O-AlIII-O-SiIV)-M+，该化学成份是一种包含负电性的框架结构的铝硅酸盐，该框架结构为亲水性，含离子交换位或酸基位；
2)(SiIV-O-SiIV-O-SiIV)，该化学成份是一种含中性框架结构的硅酸盐，该框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；
3)(AlIII-O-PV-O-AlIII)，该化学成份是一种含中性框架结构的硅酸盐，该框架结构为疏水性，不含离子交换位或酸基位；
4)含有机-无机混合的氧化物框架结构，在所述框架结构的合成过程中使用有机物模板；
5)含有用于催化流体中的目标性有机化合物分子的分解反应的酸基位或氧化还原基位；
6)是有机物及无机氧化物的杂种结构框架；所述的杂种结构框架内的有机物为框架的结构分子，或为填塞部分纳米小孔的板模；
7)含有由离子交换过程或在合成期间加入的过渡性金属；
8)含有三维或二维的氧化物框架结构。
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