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Abstract

本发明公开了一种空气净化方法，包括如下步骤：a）将待净化空气在压缩机内进行绝热压缩，使空气升温至后续催化反应中催化剂的活性温度；b）压缩后的空气进入催化净化器，空气中的有害物质在催化剂的作用下转化成无害气体。所述方法还包括步骤c）将经过催化净化器处理后的净化空气送入膨胀机进行绝热膨胀，使空气降温。所述待净化空气经压缩机绝热压缩后，空气温度为50-400℃，压力为0.4-0.8MPa，体积压缩比为3-6。催化净化器中的催化剂可以采用PM2.5蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器、臭氧催化净化剂、VOCs催化净化剂、CO催化净化剂、NOx催化净化剂和SOx捕集净化剂中的一种或多种。本发明的空气净化方法，能够有效除去空气中的有害物质，改善室内空气质量，并能够显著节能。

Description

一种空气净化方法
技术领域
本发明涉及一种净化方法，特别是涉及一种空气净化方法。
背景技术
我国大气污染日益严重，城市地区尤其是大城市大气质量恶化，特别是空气中可入肺颗粒物PM2.5和有害气体的含量居高不下，比世界卫生组织建议的发展中国家大气质量指标高一倍甚至数倍，我国城市建筑物室内空气质量更是每况愈下，严重危害广大人民群众的生命健康。
空气中主要有害物质为：PM2.5、氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、挥发性有机物VOCs等。
现在室内空气质量以及室内空气污染控制与治理日益受到人们的重视，其主要原因是：
（1）人们每天大约有85-90%的时间是在室内度过的，所呼吸的空气主要直接来自于室内，与室内污染物接触的机会和时间远多于室外；
（2）室内污染物的来源和种类日趋增多，造成室内空气污染的程度在室外大气污染的基础上更加加重；
（3）为了节约能源，现代建筑密闭化程度增加，由于其中央空调系统换气设施不完善，致使室内污染物不能及时排出室外，造成室内空气质量恶化。
目前，一般采用的室内空气净化技术通常为：
（1）过滤法，该方法只能将空气中大颗粒物过滤掉，而不能除去空气中的挥发性有机物、氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳等有害物质；
（2）吸附法，该方法主要利用多孔性吸附材料如多孔二氧化硅、活性炭、活性氧化铝、陶瓷或沸石将空气中的有害物质吸附除去，但该方法通常针对不同的有害物质需要不同的吸附材料，因此要实现真正意义上的室内空气全面净化难度较大，虽然活性炭吸附剂能吸附大多数的有害物质，但由于其吸附量有限，吸附剂需要频繁再生，特别是活性炭在573K以上有自燃的可能，给再生造成相当大的困难，限制了它的应用。
（3）光催化氧化法，该方法是利用催化剂的光催化活性，使吸附在催化介质表面的VOCs发生氧化还原反应，最终转化为二氧化碳、水和无机小分子物质，由于TiO2价格低廉二来源广泛，对紫外光吸收率高，抗光腐蚀性、化学稳定性和催化活性高，且没有毒性，对很多有机物有较强吸附作用，因而成为最常用的光催化剂，光催化氧化法的主要优点是：能量利用率高，通常在常温下进行操作，无副产物形成，使用后的催化剂可以用物理和化学方法再生后循环使用，但该方法只能降解挥发性有机物，无法去除氮氧化物和硫氧化物等有害物质。
目前市场上的空气治理与净化技术基本上均不能全面有效地净化空气中的污染物，全面达到室内空气质量标准的要求，亟待开发能全面有效治理净化室内空气的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种空气净化方法，能够有效除去空气中的有害物质，改善室内空气质量，并能够显著节能。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种空气净化方法，包括如下步骤：
a）将待净化空气在压缩机内进行绝热压缩，使空气升温至后续催化反应中催化剂的活性温度；
b）压缩后的空气进入催化净化器，空气中的有害物质在催化剂的作用下转化成无害气体。
上述空气净化方法，其中，所述方法还包括步骤c），将经过催化净化器处理后的净化空气送入膨胀机进行绝热膨胀，使空气降温、降压，适于输送。
上述空气净化方法，其中，所述方法还包括步骤c），将经过催化净化器处理后的净化空气通过冷却换热器降温。
上述空气净化方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
c）将经过催化净化器处理后的净化空气通过冷却换热器与步骤a）中的待净化空气换热降温；
d）将经过换热降温的净化空气送入膨胀机进行绝热膨胀，使空气降温。
上述空气净化方法，其中，将所述膨胀机绝热膨胀所做功输送给所述步骤a）中的压缩机。
上述空气净化方法，其中，所述步骤a）中，所述待净化空气在进入压缩机前采用过滤器进行过滤，以除去空气中的粗颗粒物。
上述空气净化方法，其中，所述步骤a）中，所述待净化空气经压缩机绝热压缩后，空气温度为50-400℃，压力为0.4-0.8MPa，体积压缩比为3-6。
上述空气净化方法，其中，可以将经过绝热膨胀的净化空气送入调湿设备，以调节净化空气的湿度。
上述空气净化方法，其中，所述步骤b）中，催化净化器中的催化剂可以采用PM2.5蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器、臭氧催化净化剂、VOCs催化净化剂、CO催化净化剂、NOx催化净化剂和SOx捕集净化剂中的一种或多种。
本发明提供了一种全新的空气净化方法，采用压缩机进行绝热压缩，使待净化空气升温至催化剂的活性温度，经过升温的空气进入催化净化器，在催化剂的作用下，有害空气经过催化反应转化为无害气体，完成空气净化。经过净化的空气可以采用冷却换热器降温，也可以采用膨胀机进行绝热膨胀使空气降温降压，适于输送。
本发明催化净化器中采用的催化剂可以根据空气中主要污染物的种类进行选择，可以在催化净化器中采用一种、两种或者多种催化剂的组合，以除去空气中的有害物质。本发明催化净化器中可以采用已有文献公开的催化净化剂，或者通过商业购买的催化净化剂，通常适于催化净化空气中污染物的催化净化剂均可以在本发明的催化净化器中使用。
对于空气中的PM2.5，可以采用蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器，可以采用美国专利US6214303中公开的蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器，也可以采用目前柴油车用蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器（DPF)，如康宁公司的
Figure BDA00002679863300031
颗粒捕集器，以有效除去PM2.5颗粒。
对于空气中的臭氧（O3），由于臭氧具有极强的氧化能力，如果空气中臭氧超标将造成对人体健康灾难性的危害。臭氧（O3）净化可以采用常用的Pt/Al2O3催化剂或改性氧化锰催化剂进行催化分解，可以采用US4173549、US5145657、US5212140、或中国专利CN200810079775中公开的催化剂，也可以商业购买臭氧催化剂，如江西中科凯瑞环保催化有限公司等。
对于空气中的挥发性有机物(VOCs)，其中含醛类、过氧乙酰基硝酸酯、烷基硝酸盐、酮及具有强致癌性的多环芳烃化合物3,4-苯并芘等，可以采用多床层Pt/Al2O3催化剂进行催化氧化，将挥发性有机物氧化成无害的CO2和H2O，可以采用US6239064中公开的催化剂，也可以采用市售用于净化挥发性有机物的催化剂。
对于空气中的CO气体，可以采用霍加拉特（Hopcalite)催化剂，属于负载型金属氧化物催化剂，其典型催化剂组成可以分为二元和四元组成，二元组成一般由CuO和MnO2组成，四元组成由CuO、MnO2、Co2O3、Ag2O组成。也可以采用常用的自救呼吸器中采用的CO净化催化剂。另外，还可以采用Pt/Al2O3催化剂，如US7083829、US6214303中公开的催化剂。
对于空气中的SOx、NOx气体，其中NOx可以采用Pt/Al2O3/K2O催化剂，使NOx经催化转化成更为稳定的NO2，转化生成的NO2被该催化剂的载体深层捕集，达到净化效果，对于空气中的SOx，可以直接被催化剂载体深层捕集，SOx和NOx的净化剂可以采用如WO2000/059611、EP1165210(A1)、EP1590067或EP1353743中公开的催化捕集器。
本发明的空气净化方法具有如下有益效果：
1、本发明提供了一种全新的空气净化方法，采用压缩机绝热压缩使空气升温至催化剂的活性温度，该方法简单易行，操作方便，能有效除去空气中的污染物。
2、采用膨胀机对净化后的空气降温，将膨胀机的膨胀功输送给压缩机，用于压缩机工作，能够显著降低能耗，可以降低能耗达60-70%以上；
3、本发明的方法可以在催化净化器内装填多种催化净化剂，能够有效去除空气中的多种有害物质，达到全面净化空气的目的。
附图说明
图1为本发明空气净化方法具体实施方式流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细描述本发明的空气净化方法。
如图1所示，将待净化空气通过过滤器1进行过滤，除去空气中的粗颗粒物，过滤后的空气送入压缩机2进行绝热压缩，使空气升温到催化剂的活性温度，升温后的空气进入催化净化器3，在催化剂的作用，空气中的有害物质转化成无害物质，空气得到净化。
进一步，可以将净化后的空气送入冷却换热器4，同进入过滤器1之前的待净化空气进行换热降温，之后将换热后的净化空气送入膨胀机5中进行绝热膨胀，使净化空气降温降压，适于输送。
进一步，可以将经过膨胀机5绝热膨胀的净化空气送入调湿设备6，调节空气的湿度。
优选地，膨胀机5在绝热膨胀过程中所作的膨胀功可以输送给压缩机2，用于压缩机工作，降低能耗。
催化净化器中的催化剂可以采用PM2.5蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器、臭氧催化净化剂、VOCs催化净化剂、CO催化净化剂、NOx催化净化剂和SOx捕集净化剂中的一种或多种。当采用多种催化净化剂时，将压缩机绝热压缩至活性温度最高的催化剂的活性温度或者更高，以使空气中的有害物质能够在催化剂的作用下有效转化成无害物质，虽然此时空气的温度高于一些催化剂的活性温度，由于有害物质在高温作用下能够加快反应速度，这将更有利于快速除去空气中的有害物质。
本发明的空气净化方法可以应用于空调系统中，为室内送入温度、湿度适宜的净化空气。
本发明的空气净化方法并不限于采用膨胀机对净化空气进行降温，可以采用任何现有的冷却方式对净化空气降温。

Claims (9)

1.一种空气净化方法，包括如下步骤：
a）将待净化空气在压缩机内进行绝热压缩，使空气升温至后续催化反应中催化剂的活性温度；
b）压缩后的空气进入催化净化器，空气中的有害物质在催化剂的作用下转化成无害气体。
2.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述方法还包括步骤c），将经过催化净化器处理后的净化空气送入膨胀机进行绝热膨胀，使空气降温。
3.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述方法还包括步骤c），将经过催化净化器处理后的净化空气通过冷却换热器降温。
4.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：
c）将经过催化净化器处理后的净化空气通过冷却换热器与步骤a）中的待净化空气换热降温；
d）将经过换热降温的净化空气送入膨胀机进行绝热膨胀，使空气降温。
5.如权利要求2或4所述的空气净化方法，其特征在于，将所述膨胀机绝热膨胀所做功输送给所述步骤a）中的压缩机。
6.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述步骤a）中，所述待净化空气在进入压缩机前采用过滤器进行过滤。
7.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述步骤a）中，所述待净化空气经压缩机绝热压缩后，空气温度为50-400℃，体积压缩比为3-6。
8.如权利要求4所述的空气净化方法，其特征在于，所述方法还包括步骤e），将经过绝热膨胀的净化空气送入调湿设备，调节净化空气的湿度。
9.如权利要求1所述的空气净化方法，其特征在于，所述步骤b）中催化净化器中的催化剂可以采用PM2.5蜂窝陶瓷颗粒捕集过滤器、臭氧催化净化剂、VOCs催化净化剂、CO催化净化剂、NOx催化净化剂和SOx捕集净化剂中的一种或多种。
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