CN105536527A - 一种气体净化装置及其制备方法 - Google Patents

一种气体净化装置及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105536527A
CN105536527A CN201511029179.4A CN201511029179A CN105536527A CN 105536527 A CN105536527 A CN 105536527A CN 201511029179 A CN201511029179 A CN 201511029179A CN 105536527 A CN105536527 A CN 105536527A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coating
framework material
base coating
gas cleaning
cleaning plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201511029179.4A
Other languages
English (en)
Inventor
玉钰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Midea Group Co Ltd
Wuhu Meizhi Air Conditioning Equipment Co Ltd
Original Assignee
Midea Group Co Ltd
Wuhu Meizhi Air Conditioning Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Midea Group Co Ltd, Wuhu Meizhi Air Conditioning Equipment Co Ltd filed Critical Midea Group Co Ltd
Priority to CN201511029179.4A priority Critical patent/CN105536527A/zh
Publication of CN105536527A publication Critical patent/CN105536527A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8668—Removing organic compounds not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8665
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B01D53/8675—Ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/88—Handling or mounting catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/104—Silver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206—Rare earth metals
    • B01D2255/2065—Cerium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/2073—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20746—Cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20761—Copper
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种气体净化装置及其制备方法。本发明所述的气体净化装置，包括骨架材料、涂覆在骨架材料上的基底涂层以及涂覆在基底涂层上的活性组分涂层。制备时，1)将骨架材料进行表面处理，脱除表面杂质，清洗、烘干、焙烧，得到经过表面处理的骨架材料；2)在骨架材料上涂覆基底涂层，形成了包括骨架材料和基底涂层的结构；3)在基底涂层上涂覆活性组分涂层，形成了包括骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构。本发明所述的气体净化装置能够在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污染物的能力，避免电手的问题。

Description

一种气体净化装置及其制备方法
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，尤其涉及一种气体净化装置及其制备方法。
背景技术
电净化技术具有多种优点，例如噪音低，低能耗，无需更换滤网等，但是电净化技术有三个缺点：
1、电净化技术的颗粒物去除能力CADR(中文名称为洁净空气输出比率)与电压及电流相关，电压等电参数越高，CADR越大，但是副产物臭氧也随之增多，国标中要求净化器在运行24小时后臭氧浓度不高于0.01mg/m3，因此电净化技术的颗粒物CADR普遍较低，限制了其应用范围，因此，如果能够解决臭氧的问题，则可以进一步加大CADR值，提高净化器性能。目前的电净化技术净化器大部分在电净化模块后面加一块滤网，该滤网使用一块铝基材上涂覆一些氧化锰等材料用于去除臭氧，效果并不好，臭氧浓度普遍超标，同时，该滤网无法去除气态污染物。
2、电净化技术去除气态污染物的能力较弱，如甲醛和苯等，去除率较低。部分净化器使用一块活性炭滤网用于去除气态污染物，但是去除效率很低。
3、电净化技术在运行中产生大量的静电，从净化器的出风口吹出，使用人在出风口附近会有电手的感觉，静电还有其他的危害。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种气体净化装置及其制备方法，可以同时解决上述三种问题，能够在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污染物的能力，改善电手的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种气体净化装置，包括骨架材料、涂覆在骨架材料上的基底涂层以及涂覆在基底涂层上的活性组分涂层。
本发明的有益效果是：本发明所述气体净化装置可以应用于空气净化领域，尤其适用于室内空气净化领域。合理设置骨架材料、基底涂层以及活性组分涂层，上述三部分协同发挥作用，将臭氧和静电转化为二次利用的能量，用来分解甲醛等气体污染物，达到同时去除臭氧、静电和甲醛等的目的，可以在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污染物的能力，改善电手的问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述骨架材料选自蜂窝陶瓷、蜂窝炭或三维碳化硅陶瓷。
本发明中的骨架材料选择具有较好通气性、且结构强度好、耐久性好的材料，可以是蜂窝陶瓷、蜂窝炭或三维碳化硅陶瓷等，进一步优选为蜂窝炭，蜂窝炭具有多孔疏松结构，比表面积大，能够承载大量的基底涂层材料，有利于提高装置的性能，同时使该装置也可以吸附多种气态污染物。
进一步，所述基底涂层为二氧化钛涂层、氧化铝涂层或碳纳米纤维涂层。
本发明所述的基底涂层涂覆于骨架材料之上，选择比表面积大、能够负载活性组分的材料作为基底涂层，可以为二氧化钛涂层、氧化铝涂层或碳纳米纤维涂层，进一步优选为氧化铝涂层，氧化铝涂层的比表面积较大，有利于活性组分的进一步负载，同时价格低廉，易于制备。
进一步，所述活性组分涂层含有可变价的金属元素。
本发明的活性组分涂层涂覆于基底涂层之上，活性组分涂层可以为Ag、Fe、Co、Ce、Mn、Cu中的一种或几种元素的混合，所述活性组分涂层可以通过可变价的金属元素的氧化物或金属单质制备，最好选取p型半导体氧化物，活性组分涂层优选为Mn-Cu复合金属氧化物涂层、Co-Mn复合金属氧化物涂层、Fe-Mn复合金属氧化物涂层或Ag-Ce-Mn复合金属氧化物涂层。
采用上述进一步方案的有益效果是：利用上述可变价的金属元素来催化反应的进行，实现同时去除甲醛、臭氧和静电的目的。
进一步，所述气体净化装置还包括边框，边框位于骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的外周，用于支撑和强化所述整体结构。
边框既可以沿着骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的横截面的方向设置，也可以沿着骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的纵截面的方向设置，其具体位置、规格并无特别严格的限制，只要对该整体结构起到支撑和强化作用即可。
进一步，所述边框的材质为纸、不锈钢、铝基材或塑料。优选地，所述边框为塑料边框。
采用上述进一步方案的有益效果是：重量较轻，来源广泛，容易获取，成本低廉等优点。
本发明还提供一种气体净化装置的制备方法，包括以下步骤：
1)将骨架材料进行表面处理：脱除表面杂质，清洗、烘干、焙烧，得到经过表面处理的骨架材料；
2)在骨架材料上涂覆基底涂层，形成了包括骨架材料和基底涂层的结构；
3)在基底涂层上涂覆活性组分涂层，形成了包括骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构。
采用上述方案的有益效果是：利用上述方法制备的气体净化装置，将臭氧和静电转化为二次利用的能量，用来分解甲醛等气体污染物，达到同时去除臭氧、静电和甲醛等的目的，可以在臭氧高浓度或低浓度的情况下都具有极强的臭氧分解能力，又能够分解甲醛，又能够消除静电，从而提高了电净化技术的颗粒物CADR和去除气态污染物的能力，改善电手的问题。
进一步，在步骤3)之后，，还包括步骤4)：即在整体结构的外周设置边框。
采用上述进一步方案的有益效果是：利用边框提高这个装置的强度。
进一步，步骤1)中，所述骨架材料为蜂窝陶瓷，步骤1)具体为：将蜂窝陶瓷于有机溶剂中浸泡，清洗，100-120℃条件下烘干1-5小时，400-600℃条件下焙烧，得到经过表面处理的骨架材料。
采用上述进一步方案的有益效果是：经过上述表面处理步骤，可以有效增加骨架材料的表面粗糙度，进而提高基底涂层、活性组分涂层和骨架材料的结合强度。表面处理过程中的有机溶剂，可以为乙醇、丙酮、乙二醇、正己烷、聚乙烯醇、聚乙二醇中的至少一种，该原料广泛易得，且能够进一步提高表面处理效果。
进一步，所述基底涂层为氧化铝涂层；步骤2)具体为：将去离子水和浓硝酸按照体积比97:3混合均匀，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，在50-90℃条件下搅拌回流反应5-20小时，得到拟薄水铝石溶胶；将拟薄水铝石溶胶涂覆于步骤1)经过表面处理的骨架材料，吹去多余浆料后烘干、焙烧，得到涂覆基底涂层的骨架材料。
进一步，浓硝酸与拟薄水铝石的质量比为1:1至2:1。
进一步，所述烘干的条件为80℃条件下烘干过夜，焙烧的条件为500-600℃下焙烧12小时。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过对各原料的加入剂量以及反应参数进行了精确控制，从而形成更加牢固的涂层，同时形成的氧化铝具有均一的孔结构和较大的比表面积。
进一步，步骤3)中，将高锰酸钾、硝酸铜以及尿素加入水中，所述高锰酸钾、硝酸铜和尿素的质量比为(40-60)：(5-25)：(15-35)，制得混合溶液Ⅱ；将混合溶液Ⅱ与步骤2)得到的包括骨架材料和基底涂层的结构置于同一容器中，70-100℃条件下搅拌10-20小时，降至室温老化12-24小时，清洗，将得到的样品120℃烘干16小时，得到包括骨架材料、基底涂层和Mn-Cu复合金属氧化物涂层的整体结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过对各原料的加入剂量以及反应参数进行了精确控制，从而形成更加牢固的涂层，形成的纳米颗粒粒径更小，催化反应去除甲醛和臭氧的效果更好，纳米粒子的分布更均匀。
本发明还提供一种气体净化装置的使用方法，所述气体净化装置单独使用或与电净化装置配合使用。
例如：气体净化装置放置于含有电净化模块的电净化器的末端(电净化器的出风口)，将电净化模块较难处理的甲醛、产生的臭氧以及产生的静电同时去除。
气体净化装置包括三部分，即骨架材料、基底涂层、活性组分涂层。各部分协同作用，将臭氧和静电转化为二次利用的能量，用来分解甲醛等气体污染物，达到同时去除的目的。
1)臭氧和甲醛的协同消除：
臭氧在该气体净化装置上能够与活性组分涂层中的可变价金属元素Ag、Mn、Cu、Co、Ce等元素发生催化反应，发生如公式(1)的反应，臭氧分解生成氧气：
2O3——>3O2(1)；
此外，臭氧在金属元素上可以发生公式(2)的反应，分解为一个氧分子和一个活性氧原子，氧原子具有较强的氧化能力，能够与甲醛分子发生氧化反应，如公式(3)；
O3——>O2+O(2)；
2O+HCHO——>H2O+CO2(3)；
2)甲醛的消除：
甲醛除了公式(3)可以氧化分解为二氧化碳和水以外，还能够在金属元素Mn、Cu、Co、Ce等元素的催化作用下发生氧化反应，生成二氧化碳和水，如公式(4)：
HCHO+O2——>H2O+CO2(4)；
3)静电的消除：
该净化装置采用可变价的金属元素如Ag、Mn、Cu、Co、Ce等，这些元素之间存在协同效应。可以在Ag+/Ag0、Mn4+/Mn3+、Cu+/Cu0、Co4+/Co3+和Ce4+/Ce3+之间通过电荷转移，即不同价态的元素之间可以通过电荷的转移变换，静电在通过该装置时，可以吸收带电粒子上的电荷，通过电荷转移从高价变为低价，如公式(5)和公式(6)，而高价态的元素在催化分解甲醛的过程中会消耗，失去电子变回低价元素，因此形成了一个循环：
Ag++e——>Ag0(5)；Mn4++e——>Mn3+(6)；
通过上述过程，该装置通过各部分之间的协同作用，以及臭氧、甲醛和静电这三种污染物之间的协同作用，可以达到同时去除的目的。
附图说明
图1为本发明所述的气体净化装置的结构示意图，风可垂直通过图中所示的这一面；
图2为本发明所述的气体净化装置于电净化装置配合使用的示意图；
图3为本发明所述的气体净化装置的剖视图(并未画出边框)。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、骨架材料，2、基底涂层，3、活性组分涂层，4、边框，5、空气，6、电净化模块，7、气体净化装置。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
附图1-3仅作示意用，不代表真实的规格尺寸以及比例。
如图1和图3所示，本发明所述气体净化装置，包括骨架材料1、基底涂层2、活性组分涂层3和边框4。
该装置在制备时，包括以下步骤：
步骤1将骨架材料进行表面处理，具体操作方法为：
将蜂窝陶瓷于有机溶剂中浸泡8-24小时，以脱除表面杂质，然后用去离子水洗涤；接着于100-120℃(例如，可以为100、110或120℃等)条件下，将洗涤后的蜂窝陶瓷烘干1-5小时(例如，可以为1、2、3、4或5小时等)，然后于400-600℃(例如，可以为400、500或600℃等)下进行焙烧处理，以便得到经过表面处理的骨架材料。上述有机溶剂可以选自乙醇、丙酮、乙二醇、正己烷、聚乙烯醇中的至少一种。
步骤2在骨架材料上涂覆基底涂层，具体操作为：
以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。
先将一定量的去离子水和浓硝酸混合均匀(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，加热到50-90℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为5-20h，得到拟薄水铝石溶胶，其状态为白色的不透明溶胶。
拟薄水铝石分为高粘拟薄水铝石和低粘拟薄水铝石，均可用于本发明所述的气体净化装置的制备。
发明人在研究中意外的发现，上述过程中，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为1:1-2:l之间，可以使制得气体净化装置具备很好的净化效果，如果含量或者比例过高或过低都会使气体净化效果变差。
将步骤1中得到的表面处理过的骨架材料放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在500-600℃下焙烧12h，通过以上过程得到了涂覆于骨架材料上的基底涂层，即包括骨架材料和基底涂层的结构。
步骤3基底涂层上涂覆活性组分涂层，具体操作为：
将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中，取40-60g高锰酸钾和5-25g硝酸铜粉末以及15-35g尿素粉末，加入10L去离子水，混合,将混合后的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料容器中，在70-100℃的条件下剧烈搅拌10-20h，然后降至室温老化12-24h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃条件下烘干16h，此时获得表面涂覆有Mn-Cu复合氧化物的骨架材料，既包括骨架材料、基底涂层和Mn-Cu复合氧化物涂层的整体结构。
步骤4将步骤3制备后的整体结构嵌入边框内，边框的尺寸可以控制，如100×100×10mm至1000×1000×100mm(指的边框的的外边缘的尺寸)，较大的尺寸则本发明所述气体净化装置装置的效果较好，较小的尺寸则装置的效果相对差。
使用时，将本发明所述的气体净化装置置于电净化装置的出风口，如图2所示，空气5经电净化装置的电净化模块6处理后，再进一步通过本发明所述的气体净化装置7进行处理，达到同时去除甲醛、臭氧和静电的目的。
本发明中使用的浓硝酸为市售浓硝酸，质量分数为65％，密度为1.4g/cm3，沸点为83℃。
实施例1
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将堇青石蜂窝陶瓷载体在无水乙醇溶液条件下浸泡8h进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于110℃烘干2h，然后于500℃焙烧后5h得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为1:1，拟薄水铝石的固含量为3％(指拟薄水铝石初始加入时，拟薄水铝石与混合溶液Ⅰ的质量百分比)，加热到50℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为5h，得到拟薄水铝石溶胶。将步骤1得到的表面处理过的堇青石蜂窝陶瓷载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在500℃下焙烧12h，得到的涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中；取50g高锰酸钾和15g硝酸铜粉末以及25g尿素粉末，加入10L去离子水，混合，将得到的混合溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在70℃的条件下剧烈搅拌10h，然后降至室温老化12h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放置入边框中。
实施例2
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将蜂窝炭载体在聚乙二醇条件下浸泡24h进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于120℃烘干1h，然后于400℃氮气保护下焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为1.5:1，拟薄水铝石的固含量为2％，加热到70℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为10h，得到拟薄水铝石溶胶。将前一步得到的表面处理过的蜂窝炭载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在550℃下焙烧12h，得到涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中；取40g高锰酸钾和5g硝酸铜粉末以及15g尿素粉末，加入10L去离子水，混合均匀，将上述混合均匀的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在90℃的条件下剧烈搅拌15h，然后降至室温老化18h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放入边框中。
实施例3
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将三维碳化硅陶瓷载体在聚乙烯醇条件下浸泡12h进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于100℃烘干5h，然后于600℃焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为2:1，拟薄水铝石的固含量为1.5％，加热到90℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为20h，得到拟薄水铝石溶胶。将步骤2得到的表面处理过的三维碳化硅陶瓷载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在600℃下焙烧12h，得到涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中，取60g高锰酸钾和25g硝酸铜粉末以及35g尿素粉末，加入10L去离子水，混合均匀，将混合均匀后的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在100℃的条件下剧烈搅拌20h，然后降至室温老化24h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放入边框中。
实施例4制备只有骨架材料的装置
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将堇青石蜂窝陶瓷载体在无水乙醇条件下浸泡8h进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于110℃烘干2h，然后于500℃焙烧后5h得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述骨架材料放入边框中。
实施例5制备骨架材料和基底涂层的结构
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将堇青石蜂窝陶瓷载体在无水乙醇条件下浸泡8h进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于110℃烘干2h，然后于500℃焙烧后5h得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为1:1，加热到50℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为5h，得到拟薄水铝石溶胶。
将步骤1得到的表面处理过的堇青石蜂窝陶瓷载体放入制备好的铝溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在500℃下焙烧12h，得到的涂覆有基底涂层的骨架材料。
步骤3：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述涂覆有基底涂层的骨架材料放入边框中。
实施例6制备包括Mn-Co复合金属氧化物涂层的气体净化装置
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将蜂窝炭载体在聚乙二醇条件下浸泡24h可以进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于120℃烘干1h，然后于400℃氮气保护下焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为2:1，加热到90℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为20h，得到拟薄水铝石溶胶。将步骤1得到的表面处理过的蜂窝炭载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在600℃下焙烧12h，得到涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中；取50g高锰酸钾和20g硝酸钴粉末以及30g尿素粉末，加入10L去离子水，混合均匀，将混合均匀的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在100℃的条件下剧烈搅拌20h，然后降至室温老化24h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放置入边框中。
实施例7制备包括Mn-Ag复合金属氧化物涂层的气体净化装置
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将蜂窝炭载体在聚乙二醇条件下浸泡24h可以进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于120℃烘干1h，然后于400℃氮气保护下焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为2:1，加热到90℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为20h，得到拟薄水铝石溶胶。将步骤2得到的表面处理过的蜂窝炭载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在600℃下焙烧12h，得到的涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中；取50g高锰酸钾和5g、硝酸银粉末以及30g尿素粉末，加入10L去离子水，混合均匀，将混合均匀的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在100℃的条件下剧烈搅拌20h，然后降至室温老化24h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，然后将样品在氢气的保护下250℃焙烧3h,得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放入边框中。
实施例8制备包括Fe-Ce-Mn复合金属氧化物涂层的气体净化装置
在该实施例中，按照如下步骤制备气体净化装置：
步骤1：将蜂窝炭载体在聚乙二醇条件下浸泡24h可以进行预处理，以脱除表面杂质，去离子水清洗后在烘箱中于120℃烘干1h，然后于400℃氮气保护下焙烧后得到经过预处理(表面处理)载体；
步骤2：以拟薄水铝石作为粘结剂原料，去离子水为溶剂，浓硝酸为胶解剂。先将一定量的去离子水和浓硝酸混合(去离子水和浓硝酸的体积比97:3)，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与相对应所加的拟薄水铝石的质量比为2:1，加热到90℃，然后剧烈搅拌，整个过程在加热回流的条件下进行，反应时间为20h，得到拟薄水铝石溶胶。将步骤2得到的表面处理过的蜂窝炭载体放入制备好的拟薄水铝石溶胶中进行涂覆，吹去多余浆料后于80℃下烘干过夜，取出后置于马弗炉中在600℃下焙烧12h，得到的涂覆有基底涂层的骨架材料；
步骤3：将步骤2得到的涂覆有基底涂层的骨架材料放入容器中；取50g高锰酸钾、10g硝酸铈、10g硝酸铁粉末以及30g尿素粉末，加入10L去离子水，混合均匀，将混合均匀的溶液倒入盛有涂覆有基底涂层的骨架材料的容器中，在100℃的条件下剧烈搅拌20h，然后降至室温老化24h，用去离子水洗去杂质，将得到的样品120℃烘干16h，得到骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构；
步骤4：制作500×500×30mm规格的塑料边框，将上述整体结构放入边框中。
实施例9
通过室温长效氧化臭氧和甲醛实验检测制备获得的气体净化装置的性能，反应在固定床反应器中进行，具体步骤如下：将反应器置于恒温水浴中，使其保持在室温，实验所需的各路气体流量均由质量流量计调节和控制，分别用甲醛和臭氧标准气模拟电净化净化器运行时末端产生的臭氧和甲醛污染物，所需的各种气体混合后流入反应器。将实施例1-3制备的样品放置管中，设置两个对照，对照1为传统铝基材并且铝基材表面涂覆50g氧化锰，对照2为瓦楞纸并且瓦楞纸粘附活性炭粉末50g。调节气体流量为10L/min，空速为60000h-1，于25±2℃条件下检测甲醛和臭氧的在60分钟内的去除情况，检测结果见表1：
表1实施例1-8中甲醛和臭氧去除效果的比较
可以看出，本发明的实施例1-3均有较好去除甲醛和去除臭氧的效果。
在60分钟内，同时包括骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构的气体净化装置的甲醛去除率远远高于传统的铝基材、活性炭以及其他结构的装置的甲醛去除率，在众多的可供选择的金属元素中，发明人意外的发现包括Mn-Cu复合金属氧化物涂层的气体净化装置的甲醛去除效果出人意料的好。
在60分钟内，同时包括骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构的气体净化装置的臭氧去除率远远高于传统的铝基材、活性炭以及其他结构的臭氧去除率，在众多的可供选择的金属元素中，发明人意外的发现包括Mn-Cu复合金属氧化物涂层的气体净化装置的臭氧去除效果出人意料的好。
综上所述，本发明所述的气体净化装置的甲醛去除率和臭氧去除率远远高于传统铝基材、活性炭以及其他结构的甲醛去除率和臭氧去除率。
经过多次重复实验，均可以得到同样的结论。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种气体净化装置，其特征在于，包括骨架材料、涂覆在骨架材料上的基底涂层以及涂覆在基底涂层上的活性组分涂层。
2.根据权利要求1所述一种气体净化装置，其特征在于，所述基底涂层为二氧化钛涂层、氧化铝涂层或碳纳米纤维涂层。
3.根据权利要求1所述一种气体净化装置，其特征在于，所述活性组分涂层含有可变价的金属元素。
4.根据权利要求3所述一种气体净化装置，其特征在于，所述活性组分涂层为Mn-Cu复合金属氧化物涂层、Co-Mn复合金属氧化物涂层、Fe-Mn复合金属氧化物涂层或Ag-Ce-Mn复合金属氧化物涂层。
5.根据权利要求1至4任一项所述气体净化装置，其特征在于，所述气体净化装置还包括用于支撑和强化的边框，边框位于骨架材料、基底涂层和活性组分涂层形成的整体结构的外周。
6.一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将骨架材料进行表面处理，得到经过表面处理的骨架材料；
2)在步骤1)得到的经过表面处理的骨架材料上涂覆基底涂层，形成了包括骨架材料和基底涂层的结构；
3)在基底涂层上涂覆活性组分涂层，形成了包括骨架材料、基底涂层和活性组分涂层的整体结构。
7.根据权利要求6所述一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，在步骤3)之后，还包括步骤4)：在整体结构的外周设置边框。
8.根据权利要求6或7所述一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述骨架材料为蜂窝陶瓷，步骤1)具体为：将蜂窝陶瓷于有机溶剂中浸泡，清洗，100-120℃条件下烘干1-5小时，400-600℃条件下焙烧，得到经过表面处理的骨架材料。
9.根据权利要求6或7所述一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述基底涂层为氧化铝涂层；步骤2)具体为：将去离子水和浓硝酸按照体积比97:3混合均匀，得到混合溶液Ⅰ，向混合溶液Ⅰ中加入拟薄水铝石，浓硝酸与拟薄水铝石的质量比为1:1至2:1，50-90℃条件下搅拌回流反应5-20小时，得到拟薄水铝石溶胶；将拟薄水铝石溶胶涂覆于步骤1)经过表面处理的骨架材料，吹去多余浆料后烘干、焙烧，得到包括骨架材料和基底涂层的结构。
10.根据权利要求9所述一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，所述烘干的条件为80℃条件下烘干过夜，焙烧的条件为500-600℃下焙烧12小时。
11.根据权利要求6-10任一项所述一种气体净化装置的制备方法，其特征在于，步骤3)中，将高锰酸钾、硝酸铜以及尿素加入水中，所述高锰酸钾、硝酸铜和尿素的质量比为(40-60)：(5-25)：(15-35)，制得混合溶液Ⅱ；将混合溶液Ⅱ与步骤2)得到的包括骨架材料和基底涂层的结构置于同一容器中，70-100℃条件下搅拌10-20小时，降至室温老化12-24小时，清洗，将得到的样品120℃烘干16小时，得到包括骨架材料、基底涂层和Mn-Cu复合金属氧化物涂层的整体结构。
CN201511029179.4A 2015-12-30 2015-12-30 一种气体净化装置及其制备方法 Pending CN105536527A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511029179.4A CN105536527A (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种气体净化装置及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511029179.4A CN105536527A (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种气体净化装置及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105536527A true CN105536527A (zh) 2016-05-04

Family

ID=55816372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511029179.4A Pending CN105536527A (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种气体净化装置及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105536527A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002514966A (ja) * 1995-01-20 2002-05-21 エンゲルハード・コーポレーシヨン 汚染物質処理表面を有する乗物を大気中を動かすことによる周囲空気の清浄化
CN101138728A (zh) * 2007-10-19 2008-03-12 华南理工大学 净化有机废气的金属氧化物混合物催化剂及其制备方法
CN102600861A (zh) * 2012-03-26 2012-07-25 中国科学院生态环境研究中心 用于催化分解臭氧的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法
CN102872865A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
CN104084192A (zh) * 2014-07-29 2014-10-08 山东沁宇环保科技有限公司 降解臭氧协同去除VOCs的催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002514966A (ja) * 1995-01-20 2002-05-21 エンゲルハード・コーポレーシヨン 汚染物質処理表面を有する乗物を大気中を動かすことによる周囲空気の清浄化
CN101138728A (zh) * 2007-10-19 2008-03-12 华南理工大学 净化有机废气的金属氧化物混合物催化剂及其制备方法
CN102872865A (zh) * 2011-07-11 2013-01-16 中国石油化工股份有限公司 一种蜂窝陶瓷催化剂的制备方法
CN102600861A (zh) * 2012-03-26 2012-07-25 中国科学院生态环境研究中心 用于催化分解臭氧的锰基复合氧化物催化剂及其制备方法
CN104084192A (zh) * 2014-07-29 2014-10-08 山东沁宇环保科技有限公司 降解臭氧协同去除VOCs的催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱洪法 编著: "《催化剂载体制备及应用技术》", 31 May 2002, 北京：石油工业出版社 *
朱洪法 编著: "《催化剂载体制备及应用技术-2版》", 31 October 2014, 北京：石油工业出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108325536B (zh) 一种催化VOCs的锰-铜基复合氧化物掺杂稀土元素的催化剂及其制备方法和应用
CN105032403B (zh) 一种用于烟气低温脱硫脱硝催化剂及其制备方法
CN108339546B (zh) 一种臭氧分解催化剂及其制备方法和应用
WO2015149499A1 (zh) 一种低温高效脱硝催化剂及其制备方法
CN101138728B (zh) 净化有机废气的金属氧化物混合物催化剂及其制备方法
CN103521174B (zh) 一种室内空气净化材料及其制备方法
CN111151306B (zh) 一种整体催化剂及其制备方法和应用
CN106944092B (zh) 一种具有高效光热协同催化净化VOCs的Fe-MnO2催化剂的制备方法
CN105749893B (zh) 一种表面负载纳米二氧化钛的改性活性炭纤维丝的制备方法
CN101413212B (zh) 一种光催化涂层空气自净化功能织物的制备方法
CN101773844B (zh) 一种活性炭负载掺杂Zn2+/TiO2光催化剂的制备方法
CN109248679A (zh) 一种VOCs常温降解高效催化剂及其制备与应用
CN106732640B (zh) 一种以改性海泡石为载体的臭氧分解催化剂网板的制备方法
CN112473728B (zh) 一种高效耐湿臭氧分解催化剂及其制备方法和应用
CN105668719B (zh) 负载钴氧化物的活性炭催化粒子电极及制备方法
CN105688892B (zh) 一种蜂窝状scr脱硝催化剂的制备方法
CN112316946A (zh) 一种低温CO-SCR脱硝Cu-Ni/AC催化剂及其制备方法
CN106110885A (zh) 高效空气净化光触媒过滤网及其制备方法
CN102000600B (zh) 整体式常温微量氮氧化物净化材料及其制备方法
CN106345486A (zh) 一种高效固相臭氧氧化催化剂及其制备方法与应用
CN109225315A (zh) 用于丙烷废气催化燃烧的分子筛基整体式催化剂及制备方法
CN108786896A (zh) 一种贵金属催化剂的制备方法
CN108786802A (zh) 一种室温净化室内空气污染物的催化剂制备方法及其应用
CN107469869A (zh) 一种光催化纤维网的制备方法
CN105536527A (zh) 一种气体净化装置及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160504