CN110180385B - 多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置，属于环境技术领域。该多孔陶瓷催化氧化器中的柱状多孔陶瓷柱是以硅藻土为主料，铁铬铝合金丝为支撑和内热丝，棉线、蚕丝为携印模板，模压法制备坯料，以支撑的铁铬铝合金丝通电辅助加热，于高温炉内煅烧制得；该多用途高效空气净化装置包括多孔陶瓷催化氧化器、催化氧化电极、捕集催化氧化网、风机和供给再生装置，其利用同心管供氧化剂技术和装置，实现对特殊结构的多孔陶瓷柱提供氧化剂，结合设置其后的催化氧化电极、捕集催化氧化网，实现有害气体的化学催化氧化和电催化氧化的协同处理。该多用途高效空气净化装置可以实现对空气和废气中多种物质高效氧化净化，具有很高的经济和环境效益。

Description

多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置
技术领域
本发明属于环境技术领域，涉及一种多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置。
背景技术
空气是人类赖以生存的基础，无论是室内空气，还是室外大气，其污染都会严重地影响人们的生存和健康。室内空气中主要污染物有甲醛、苯、甲苯、TVOC、氨、一氧化碳、臭氧、苯并[a]芘B(a)P、PM2.5和病毒微生物等。而室外大气污染物主要有二氧化硫、二氧化氮、臭氧、颗粒物质(包括TSP、PM2.5和PM10)等，这些污染物主要来源于工业生产、日常生活、化石燃料燃烧等的直接排放，以及污染物在大气中反应后二次生成。
目前，室内空气净化领域常用的方法有：机械过滤(主要有HEPA高效空气过滤器)、物理吸附(主要有活性炭吸附)、光触媒催化(主要有二氧化钛催化剂)、化学氧化(主要臭氧氧化法)、电净化法(高压静电负离子技术)等等。机械过滤法仅仅对PM2.5等颗粒物质有效，而且阻力大；活性炭吸附易饱和失效、造成二次污染，需要频繁更换吸附网；光触媒催化技术能够分解一些有机物，但是净化能力有限，而且成本高；臭氧法虽然能够有效去除室内空气中的微生物，同时对有机物有一定的分解作用，但是，臭氧本身有害，也是空气中主要污染物质之一，量控制不好极易造成空气污染；电净化法对除尘有较好的效果，对净化有机物效果较差，同时采用高压电，有安全隐患，也会产生臭氧，污染空气。
对于大气污染的治理主要通过对污染源的治理和控制实现。国家环保部门，对各种大气污染源，如工厂、生活锅炉、机动车尾气、烹饪等，都严格监管和治理。治理方法也很多，如针对锅炉烟气中二氧化硫，采用烟气石灰石-石膏法脱硫等方法；针对氮氧化物烟气采用催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等方法；对于VOC等有机污染物，浓度高的回收，浓度低的采用吸附、氧化等方法。但是现有的这些方法，均不同程度的存在成本高，处理目标物单一，效率低，有二次污染等问题。
为了高效净化室内空气和控制大气污染排放源，急需开发一种成本低、效率高、净化能力强的同时适用于室内空气净化和污染源治理的技术和装置。
发明内容
本发明的目的是提供了一种多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置，该多用途高效空气净化装置可用于室内空气净化、工业废气治理、锅炉烟气脱硫脱硝，该多用途高效空气净化装置成本低、效率高、净化能力强，适用于室内空气净化和污染源治理。
本发明的一种多孔陶瓷催化氧化器包括氧化器管道、柱状多孔陶瓷体和氧化剂分配器；其中，柱状多孔陶瓷体柱长方向为气流方向，其设置在氧化器管道内；氧化剂分配器通过氧化器管道壁上设置的螺纹孔与柱状多孔陶瓷体连接；
所述的柱状多孔陶瓷体的显气孔率为45～52％，柱状多孔陶瓷体上微孔孔径范围为2～10μm，微孔内负载有纳米钛酸铜钙晶粒；柱状多孔陶瓷体内设置有多条螺旋状孔道和多条直形孔道；其中，所述的螺旋状孔道为沿柱长方向纵向分布，直形孔道为垂直柱长方向横向分布，且螺旋状孔道和直形孔道均匀交替分布且不相交；每个螺旋状孔道内均设置有一根螺旋状铁铬铝合金丝；所述的螺旋状铁铬铝合金丝并联接入电源；所述的直形孔道内负载有纳米钛酸铜钙晶粒；所述的螺旋状孔道和直形孔道的孔道壁上均设置有与柱状多孔陶瓷体中微孔相通的孔洞；
所述的氧化剂分配器包括液气同心管、具气孔双向密封压环、刃环、空心螺钉和“O”型密封圈；所述的液气同心管中，内管从上端伸出，外管上端收缩并和内管形成封闭状态，外管侧壁上设置有支管，形成“T”形内外管路分路口；在氧化剂分配器的出料端，且在外管和内管之间设置有具气孔双向密封压环；
空心螺钉、刃环、“O”型密封圈依次套装在液气同心管的外管上，利用空心螺钉通过氧化器管道壁上的螺纹孔螺接与柱状多孔陶瓷体接合；在空心螺钉下方设置有刃环，在刃环和柱状多孔陶瓷体之间设置有“O”型密封圈，液气同心管的内管出料端延伸至柱状多孔陶瓷体内，和柱状多孔陶瓷体的直形孔道连通，外管通过双向密封压环的气孔孔道与柱状多孔陶瓷体的微孔相通。
进一步的，所述的螺旋状孔道螺旋直径为4～8mm，相邻螺旋状孔道之间距离为18～22mm，在螺旋轴方向，同一个螺旋状铁铬铝合金丝的丝间距为3-6mm；所述的螺旋状孔道内的螺旋状铁铬铝合金丝的直径为0.4～1mm，螺旋状铁铬铝合金丝与螺旋状孔道的孔道壁之间设置有0.5～1mm的间隙。
进一步的，所述的多个直形孔道相互平行，相邻孔道之间间距为18～22mm，孔道内径为0.3～0.5mm。
进一步的，所述的螺旋状铁铬铝合金丝表面设置有一层铁铬铝氧化膜。
进一步的，所述的螺旋状孔道的孔道壁上设置有氧化铜和/或氧化银。
进一步的，所述的直形孔道的两端为与直形孔道同轴心的内锥面孔，锥面孔深度为4～8mm，上口圆直径为10mm，底面圆直径为2mm。
进一步的，所述的液气同心管为内管套装在外管形成的管路，其为耐酸抗氧化材质、耐压≥2MPa，下端内管比外管长出4～8mm，内管外径为2mm，内径为0.3～0.5mm，外管外径10mm，内径为8mm。
进一步的，所述的具气孔双向密封压环为中间直径>两端直径的中心轴向中空柱，高度为14～18mm，其中，具气孔双向密封压环的最大外径为8.1～8.6mm，最大外径处位于距离下端4～8cm处，向上经过1～2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，下段为下表面直径为2mm的圆台，且圆台锥面与所述的柱状多孔陶瓷体的横向直形孔道端的内锥面孔吻合，具气孔双向密封压环的柱体中心轴设置有压环中心轴孔，其直径为2mm，围绕压环中心轴孔圆周方向设置有多个与压环中心轴孔平行的通孔作为气孔，气孔孔径为1mm，气孔下端开口位于下圆台锥面。
进一步的，所述的刃环为内径为10mm，外径最大处为16mm，且向上收缩变为外径为10mm，形成环刃。
所述的空心螺钉内径为10mm，外径16mm，下端具有一个与所述刃环的环刃匹配凹锥，通过拧紧空心螺钉，可以与具气孔双向密封压环共同来实现对液气同心管的固定和密封。
所述的“O”型密封圈，内径为10mm，外径为16mm，实现氧化剂分配器与氧化器管道之间的密封。
本发明的一种多孔陶瓷催化氧化器的制备方法，包括以下步骤：
一、配料
按配比，称量原料；其中，各个原料的粒径和重量份数分别为：
硅藻土，200～400目，100份；高岭土，200～400目，50-85份；海绵铁，80～120目，15-20份；铁粉，150～300目，30-40份；锰砂，含二氧化锰30-45％，100～150目，10-20份；
二、改性硅藻土
将硅藻土浸没于双氧水的硫酸溶液中，加热煮沸保持5～20min，固液分离，将得到的硅藻土用水洗至中性，得到去杂扩孔后的硅藻土；其中，双氧水的硫酸溶液中，硫酸的摩尔浓度为0.4～0.6mol/L；双氧水的质量百分含量为8～12％；
将去杂扩孔后的硅藻土浸泡于螯合分散剂的水溶液中，超声振荡20～30min，置于密闭容器中，抽真空，真空度为-0.1～-0.09MPa，保持100～150min，恢复常压，静置20～30h，过滤，将过滤后的固体物质，60～80℃烘干，得到改性后的硅藻土；其中，螯合分散剂的水溶液中含有的化学成分及各个成分的质量浓度分别为：尿素为80～120g/L，醋酸为8～12g/L，柠檬酸为40～60g/L；
三、制备含钙铜硅藻土
将硝酸钙和硝酸铜混合，制备钙铜的饱和无水乙醇溶液；
所述的步骤三中，按摩尔比，优选为硝酸钙和硝酸铜＝1:1。
室温下，将改性后的硅藻土浸没于钙铜的饱和无水乙醇溶液中，密闭，超声振荡反应负载20～30min，过滤，100～110℃烘干20～30h，得到含钙铜硅藻土；
四、制备原料粉
将钛酸四丁酯和无水乙醇等体积混合，得到钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液；
将含钙铜硅藻土直接浸没于钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液中，超声振荡20～30min，密闭抽真空，真空度为-0.1～-0.09MPa，保持10～30min，恢复常压，过滤，去除过量的钛酸四丁酯，100～110℃烘干，按原料配比，加入高岭土，进行球磨混匀，得到原料粉，备用；
五、制备改性豆米浆
将黄豆和玉米清洗干净，置于0.4～0.6mol/L的碳酸氢钠水溶液中浸泡20～30h；水洗去除黄豆和玉米表面的碳酸氢钠溶液；置于水中，进行捣碎匀浆20～40min，加热至70～90℃反应8～15min，冷却至室温，得到改性豆米浆，备用；其中，按质量比，黄豆：玉米：水＝1：1：(10～15)；捣碎匀浆的转速为6000rpm～8000rpm；
六：处理蚕丝和棉线
将蚕丝，置于0.5～1mol/L的磷酸二氢钠水溶液中，加热煮沸10～30min，取出，用水清洗干净，于50～60℃烘干，得到处理后的蚕丝，备用；
将棉线，置于0.1～0.2mol/L的氢氧化钠水溶液中，加热煮沸8～12min，取出，用水清洗干净，于50～60℃烘干，得到处理后的棉线，备用；
七、制备混合线
室温下，将处理后的棉线通过调整线的根数，制成直径0.4-0.6mm线束，截成长度为拟制备的多孔陶瓷体垂直于柱长方向的直形孔道长度×(1+15～38％)的棉线段，再浸没于持续饱和的硝酸钙和硝酸铜的饱和无水乙醇溶液中，其中，按摩尔比，硝酸钙：硝酸铜＝(2～1)：(1～2)；超声振荡10～30min，浸泡20～30h，取出；再浸泡在钛酸四丁酯中，超声浸泡反应50～80min，取出，拉直，于70～85℃烘干，取出；再置于改性豆米浆中浸湿，拉直，再次置于70～85℃烘干，得到浸泡烘干后的棉线；将处理后的蚕丝，不间断地缠绕在该浸泡烘干后的棉线表面，再置于改性豆米浆中浸湿，得到复合线；将复合线置于原料粉中，滚动，当复合线表面均匀覆盖原料粉后，保持线拉直，于70～85℃烘干，得到混合线，备用；
八：配制浸渍液
将硝酸铜和硝酸银分别配制饱和水溶液，再等体积混合，得到浸渍液，备用；
九：制备螺旋体
将铁铬铝合金丝，置于50～60℃的0.75～1mol/L的氢氧化钠水溶液中，浸泡5～10min，用水洗去表面碱液，烘干，将处理后的蚕丝，按一个旋转方向，单层不间断的缠绕在铁铬铝合金丝上，再将处理后的棉线，沿蚕丝缠绕相反的方向，单层不间断地缠绕在蚕丝的外面，然后，沿第一层棉线缠绕相反的方向，再次缠绕一层棉线，将缠绕后的铁铬铝合金丝，紧密缠绕在圆柱模具上，取出圆柱模具，得到直径为4～8mm的螺旋体；
将螺旋体沿纵轴方向拉伸，得到螺旋丝彼此间距为3～5mm的螺旋体，截取长度与拟制备多孔陶瓷催化氧化器的柱状多孔陶瓷体长度相等的螺旋体，浸没在步骤八制备的浸渍液中，超声振荡50～80min，浸泡20～30h，取出，于100～110℃烘干，再置于改性豆米浆中浸湿，再将螺旋体表面沾满原料粉，得到表面均匀覆盖原料粉、缠绕丝线的铁铬铝合金丝螺旋体，备用；
十：制备混合料
将原料粉，按原料配比，加入海绵钛、锰砂和铁粉，混合均匀，得到总原料粉；向总原料粉中喷加改性豆米浆，搅拌混合均匀，在80～90℃，密闭放置20～30h，得到混合料，备用；其中，喷加的改性豆米浆的质量为总原料粉的质量的10～15％；
十一：制备坯料
以设置有多个孔洞的铁板作为底座，将步骤九得到的铁铬铝合金丝螺旋体的下端铁铬铝合金丝头插入铁板的孔洞，并且，使每条螺旋体轴向垂直于底座，并且，成行排列、行距相等；按照待制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体的尺寸，准备模具，将模具套装在螺旋体外侧，并以底座为模具底，向上拉伸螺旋体，使得螺旋体高度为待制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体的高度的2.2～2.3倍，向模具中，加入高度为40～50mm的步骤十中的混合料，铺平敦实，将步骤七制备的混合线，平铺在螺旋体的行与行的正中间，混合线相互平行，且均与所有螺旋体的螺旋轴垂直，且混合线两端和模具内壁对齐接触；再加入混合料、铺平敦实，再平铺混合线，同样重复层层铺设，直至混合料高度达到拟制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体高度的2.2～2.3倍为止，将一个同底座相对应孔洞的铁板作为盖板，并将螺旋体的铁铬铝合金丝头插入对应孔洞中，置于液压机上，加压24-25MPa，保压20-30min，取下模具，脱模，得到内含铁铬铝合金丝和混合线的坯料，置于100～110℃烘箱中烘干，取下上下两端铁板，用铁铬铝合金丝将坯料一端所有的螺旋体铁铬铝合金丝头连接在一起，并引出第一导线，另一端螺旋体的铁铬铝合金丝头也连接在一起，引出第二导线，得到坯料；
十二：制备柱状多孔陶瓷体
将坯料，置于箱式电炉中，调整炉膛内空气体积为坯料体积的1.8～2.1倍，将第一导线和第二导线引出炉外，分别连接恒流电源A的正负极上，进行焙烧，随炉冷却至室温，得到焙烧后柱状多孔陶瓷体；其中，焙烧工艺为：
以1.0～2.0℃/min的升温速率从室温升温390±5℃，保温20～40min，再以7～8℃/min，升温至1000～1200℃煅烧15～20min；箱式电炉煅烧程序运行同时，当箱式电炉温度升高至270～290℃时，开启外接恒流电源A，调整输出，使得每一路铁铬铝合金丝电流为2-16A，当箱式电炉内温度升高到390±5℃后，保温进行10～20min，停止外接恒流电源A供电，待箱式电炉升温到900～950℃时，再次开启外接恒流电源A，调整输出，使得每根铁铬铝合金丝电流为1-8A，直到电炉温度升高到1000～1200℃，开始保温时，外接恒流电源A停止供电，20～30min后电炉停止运行；
将焙烧后的多孔陶瓷体进行加工、扩端孔后，置于含双氧水的硝酸溶液中浸泡30～60s，水洗至中性，在120℃以上的热空气中吹干，得到柱状多孔陶瓷体；
十三：制备多孔陶瓷催化氧化器
按柱状多孔陶瓷体横截面形状，准备耐酸抗氧化材料的管作为氧化器管道，设一端为入口端，另一端为出口端，在距离管出口端的5～10mm处，焊接一圈内沿，并在管的管壁上设置有和氧化剂分配器相对应的直径为15～18mm的内螺纹孔，将柱状多孔陶瓷体固定在管内，将氧化剂分配器中的具气孔双向密封压环插入液气同心管的内管和外管之间，并和液气同心管的内管外壁和外管内壁紧密贴合；再将空心螺钉、刃环、“O”型密封圈套装在液气同心管外管上，其中，空心螺钉凹锥面端和刃环的环刃接触，将空心螺钉和内螺纹孔螺纹连接，通过空心螺钉紧固刃环，将氧化剂分配器固定，液气同心管的内管与多孔陶瓷体的直形孔道相连通，液气同心管的外管通过具气孔双向密封压环的气孔与多孔陶瓷体的微孔相通，“O”型密封圈，使得氧化剂分配器与氧化器管道之间实现密封，在每个多孔陶瓷体的横向直形孔道远离氧化剂分配器的一端，均设置有废液管，废液管和废液槽连接，得到多孔陶瓷催化氧化器。
本发明的一种多用途高效空气净化装置，包括多孔陶瓷催化氧化器、催化氧化电极、捕集催化氧化网、供给再生装置、保护网、风机和气体压力传感器；
按气流方向，依次设置有多孔陶瓷催化氧化器、催化氧化电极、捕集催化氧化网和风机；供给再生装置和多孔陶瓷催化氧化器连接，保护网设置在多孔陶瓷催化氧化器的入口端，在保护网和多孔陶瓷催化氧化器之间设置有气体压力传感器。
进一步的，所述的催化氧化电极，为表面具有钛铁铬铝氧化物膜的波浪形铁铬铝纤维烧结毡，所述的波浪形铁铬铝纤维烧结毡波浪峰高为5-25mm，厚度为5-10mm，所有极板所在的平面与气流方向平行，波浪的浪脊方向与气流方向垂直，电极间距2～5mm，催化氧化电极的电极板正负极交替设置，并分别并联于同一电源正负极。
进一步的，所述的捕集催化氧化网，为按气流方向横向设置的表面具有锰铁铬铝氧化膜的多层铁铬铝合金网。
进一步的，所述的供给再生装置，包括压力缓冲罐、压力泵、臭氧发生器、氧化罐、清洗罐、再生还原罐、恒流电源A、稳压电源B、恒流电源C和废液槽；
所述的压力缓冲罐耐压≥2MPa；压力泵、氧化罐、清洗罐、再生还原罐和废液槽均为耐氧化耐腐蚀材质。
所述的压力缓冲罐与氧化剂分配器的内管连接，压力缓冲罐同时通过压力泵，利用转换阀分别和氧化罐、清洗罐、再生还原罐连接，所述的臭氧发生器和氧化剂分配器的外管连接；恒流电源A的正负极和多孔陶瓷催化氧化器的螺旋状铁铬铝合金丝的两端连接；稳压电源B的正负极分别与催化氧化电极的电极板正负极连接；恒流电源C的正负极分别和捕集催化氧化网的两端连接。
本发明的一种多用途高效空气净化装置的制备方法，包括以下步骤：
将多孔陶瓷催化氧化器中的氧化剂分配器上的内管进料口通过第一可调压开关和压力缓冲罐相连，氧化剂分配器中的外管进料口通过第二可调压开关和臭氧发生器相连；压力缓冲罐上设置压力表，压力缓冲罐和压力泵出料口连接，压力泵的入料口通过自由切换开路的转换阀分别连接氧化罐、清洗罐和还原罐，多孔陶瓷催化氧化器上氧化剂分配器连通的直形孔道另一端引出废液管，废液管通过阀门连接废液槽；
多孔陶瓷催化氧化器的第一导线和第二导线分别连接在恒流电源A正负极上；
按照柱状多孔陶瓷体的横截面选取一根管，将多块催化氧化电极，按照催化氧化电极中波浪扩散方向和管道内气流方向相同设置在管内；多块催化氧化电极相互平行对齐，相邻两个催化氧化电极板面间距为2～5mm；相邻的催化氧化电极块，引出导线连接稳压电源B的相反电极；
将捕集催化氧化网中的相对两边的对称点上分别引出导线，分别连接恒流电源C正负极，将捕集催化氧化网垂直于管道气流方向，设置在距离催化氧化电极后的20～100mm处的管道出口端；
将多孔陶瓷催化氧化器的入口端和防护网连接，防护网和多孔陶瓷催化氧化器之间设置有气体压力传感器，多孔陶瓷催化氧化器的出口端和设置有催化氧化电极、捕集催化氧化网的管道入口端连接；设置有催化氧化电极、捕集催化氧化网的管道出口端和风机连接，得到多用途高效空气净化装置。
所述的催化氧化电极的制备方法，包括如下步骤：
将铁铬铝纤维烧结毡，折压成连续波浪形，波高5-25mm，切割成块，浸泡于含1～1.5mol/L的四氯化钛的12mol/L的浓盐酸中，浸泡1～2min，再浸泡于饱和的氢氧化钙水溶液中，反应10～15min，取出，100～110℃烘干，1000～1100℃煅烧10～30min，随炉冷却至室温，在煅烧后的铁铬铝纤维烧结毡四周设置耐热绝缘支撑外框，得到催化氧化电极。
作为优选，所述的催化氧化电极，其气流方向垂直面的截面形状和面积和多孔陶瓷体相同，沿气流方向的长为垂直气流方向的长的0.8～5倍。
所述的捕集催化氧化网的制备方法，包括如下步骤：
将铁铬铝合金丝网，于1～2mol/L的硫酸水溶液中浸泡8～15min，水洗至中性，再于40～60℃下，浸泡于1～2mol/L的氢氧化钠水溶液中，反应4～6min，取出，再浸泡于含0.1～0.3mol/L的高锰酸钾和0.12～0.13mol/L的氢氧化钠的混合溶液中，加热煮沸20～40min，取出，用清水清洗表面，于140～160℃下烘干，按照柱状多孔陶瓷体的形状截取，10-20块，叠并一起，加耐热绝缘框，得到捕集催化氧化网，备用。
作为优选，所述的捕集催化氧化网的气流方向垂直面的截面形状和面积和多孔陶瓷体相同，其沿气流方向的长和垂直气流方向的长相等。
本发明的一种多用途高效空气净化装置的使用和再生方法，包括以下步骤：
将多用途高效空气净化装置按气流进出方向连接在待净化气体的管道中，供给再生装置的各阀门关闭，氧化罐中加入pH值为3.5～5的体积浓度为10～30％的双氧水，开启风机，待净化气体气流稳定后，调整压力泵和各个调压开关、阀门，使得压力缓冲罐内压力、臭氧发生器输出压力和设置有气体压力传感器的管道内压力平衡，通过调整转换阀，使得氧化罐和压力泵连通，依次开启第一可调压开关和第二可调压开关，逐渐增加压力缓冲罐和臭氧发生器输出压，使得氧化剂进入多孔陶瓷体内，开启恒流电源A，调整输出，使得每根螺旋状的铁铬铝合金丝电流为0-16A，开启稳压电源B，调整电压为2～60V，开启恒流电源C，调整电流为0～10A，进行气体净化；
抽取净化前后的气体，测定污染物浓度情况；当净化效果下降时，进行再生，再生方法为：停止运行，清洗罐中加入去离子水，在还原罐中加入含0.2wt.％～0.5wt.％盐酸羟胺的0.5～0.7mol/L盐酸水溶液，转换阀切换至压力泵和清洗罐连通，打开废液管上的阀门，启动压力泵，当多孔陶瓷催化氧化器的废液管中流出液为pH＞5.5时，启动恒流电源A，平均每条螺旋状的铁铬铝合金丝电流为0.1-16A，加热5～10min，停止加热，停泵，转换阀切换至压力泵和还原罐连通，启动压力泵，当多孔陶瓷催化氧化器的废液管中流出液为pH<2时，停泵浸泡60～90min，再次启动压力泵，运行20～30min，再次将转换阀切换到清洗罐，使得废液管中流出液pH值>4，检查无氯离子，停泵，完成再生，可再次投入使用。
本发明的一种多用途高效空气净化装置，适用于室内空气中TVOC、甲醛、苯、甲苯、氨、氮氧化物、二氧化硫、病毒微生物等的去除、油烟净化，也可用于污染源的挥发物性有机物净化，还可以用于锅炉烟气的除硫脱硝。
本发明的多孔陶瓷催化氧化器及其制法、多用途高效空气净化装置，相比于现有装置，其优点为：
本发明一种多孔陶瓷催化氧化器以及基于此的多用途高效空气净化装置，利用双氧水和臭氧为氧化剂，采用液气同心管氧化剂分配器，巧妙地将不同形态和氧化能力的氧化剂分散于载有铁、锰、银、铜、钛酸盐等催化剂的多孔陶瓷内，使得复合氧化剂和催化剂高效匹配，实现气相催化氧化、高效净化污染物质，氧化性更强，适用面更广、氧化彻底；多孔陶瓷催化氧化器内有含螺旋状铁铬铝合金丝的螺旋状管道，铁铬铝合金丝表面具有特殊催化剂层，结合螺旋管道内的银铜催化剂，实现电热氧化和催化协同作用；螺旋状管道，待处理空气在管道内螺旋状前进，使气体分子和管道壁接触面积大、作用时间更长、催化作用更充分、且气流阻力小；管道壁富有微孔，使得气体进入多孔陶瓷内部与扩散过来的的氧化剂充分接触，在多孔陶瓷体内的具有催化剂的微孔内形成无数个微小的反应室，使得催化剂催化性能发挥更充分，氧化剂利用率更高，氧化更彻底；同时不同管道和孔洞内含有不同催化剂，适用不同物质或物质的各种氧化中间体的催化氧化，多种催化剂协同复合催化，使得该装备适应更多的污染物质，而且催化氧化更彻底；对于不能完全矿化的难降解污染物，也能与双氧水和臭氧分子结合，在设置在后面的催化氧化电极和捕集催化氧化网上彻底分解矿化；在制作方法上，采用硅藻土直接浸渍钛酸四丁酯和钙盐的方法，在硅藻土的微孔内原位合成钛酸盐催化剂；使用改性豆米浆，使得成型更均匀；使用棉线和蚕丝做模板和催化剂载体，使得孔道内壁的催化剂分散更均匀；模压法制备坯料，以支撑的铁铬铝合金丝通电辅助加热，于高温炉内煅烧，避免了单纯炉内加热煅烧造成大块陶瓷体受热不均变形开裂等问题；烧制完成后，铁铬铝合金丝留在陶瓷体内，使用过程中起到加热、催化和导向作用，使得催化降解性能更高；同时，该装置和方法成本低、效率高、净化能力强、适用浓度范围宽，适用气体范围广，可用于净化室内空气中甲醛、苯、甲苯、二甲苯、苯并[a]芘B(a)P、NO2、SO2、TVOC、一氧化碳、PM2.5、细菌、病毒、氨、臭氧，也适用于污染源的挥发性有机物(VOC)、NOx、SO2的治理，具有良好的经济、社会和环境效益。
附图说明
图1为本发明的柱状多孔陶瓷体的结构示意图；
图中，101为柱状多孔陶瓷体，102为直形孔道，103为螺旋状铁铬铝合金丝；104为锥面孔；
图2为本发明的具气孔双向密封压环的结构示意图；
图中，3131为具气孔双向密封压环的俯视图，3132为具气孔双向密封压环的立体纵向剖视图。
图3为本发明的氧化剂分配器的纵向剖面结构示意图；
图中，11为柱状多孔陶瓷体，201为氧化器管道，301为氧化剂分配器，311为液气同心管的外管，312为液气同心管的内管，313为具气孔双向密封压环，314为空心螺钉，315为刃环，316为“O”型密封圈；
图4为本发明的催化氧化电极的俯视结构示意图；
图5为本发明的多用途高效空气净化装置的结构示意图；
以上图中，1为多孔陶瓷催化氧化器、2为催化氧化电极、3为捕集催化氧化网、5为保护网、6为气体压力传感器；
401为压力缓冲罐、402为压力表、403为臭氧发生器、404为氧化罐、405为清洗罐、406为再生还原罐、407为恒流电源A、408为稳压电源B、409为恒流电源C、410为废液槽、411为废液管、412为压力泵、413为第一可调压开关、414为第二可调压开关、415为阀门。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例中用到的恒流电源A的电流范围为0-2000A，稳压电源B调压范围为0-100V，恒流电源C的电流范围为0-100A。
以下实施例中，所用的铁铬铝合金丝，为0Cr25Al5材质，丝径0.4-1mm。
以下实施例中，所用的铁铬铝纤维烧结毡，为0Cr25Al5材质，孔径为0.1mm，孔隙率为85％，厚度为5-10mm。
以下实施例中，所用的铁铬铝合金网，为0Cr25Al5材质，200目，网丝径0.1-0.2mm。
实施例1
一种多用途高效空气净化装置(1)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(1)的制备
(一)取5000g 325目的硅藻土，浸没于过量的含10％(质量百分含量)的双氧水的0.5mol/L的硫酸溶液中，加热煮沸保持10min，固液分离，将硅藻土水洗至近中性，得到去杂扩孔后的硅藻土；
将去杂扩孔后的硅藻土浸泡于含100g/L的尿素、10g/L醋酸和50g/L的柠檬酸的螯合分散剂的水溶液中，超声振荡20min，置于带放气阀的密闭容器中，抽真空，真空度为-0.09MPa，保持120min，打开放气阀，使容器内压力恢复常压，静置24h，过滤，70℃烘干，得到改性后的硅藻土，备用；
(二)室温下，将改性后的硅藻土浸没于硝酸钙和硝酸铜的饱和无水乙醇溶液中，密闭，超声振荡20min，过滤，105℃烘干老化24h，得到含钙铜硅藻土；其中，按摩尔比，硝酸钙：硝酸铜＝1:1；
(三)将钛酸四丁酯与无水乙醇的等体积混合，将含钙铜的硅藻土直接浸没于该钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液中，超声振荡30min，置于带放气阀的密闭容器中，对该密闭容器抽真空，真空度为-0.09MPa，保持20min，打开放气阀，使容器内压力恢复常压，过滤，除去多余的钛酸四丁酯和乙醇，105℃烘干，加入4250g 325目的高岭土，置于球磨机中，球磨1h，混合均匀，得到原料粉，备用；
(四)取500g黄豆和500g玉米洗净，室温下于0.5mol/L的碳酸氢钠溶液中浸泡24h，水洗去除表面碳酸氢钠溶液，加6000g水，置于高速捣碎匀浆机中6000rpm以上捣碎匀浆30min，加热至80℃，保温反应10min，冷却到室温，得到改性豆米浆，备用；
(五)取2/20/22D生蚕丝线一挂，浸没于含1mol/L磷酸二氢钠溶液中加热煮沸20min，用水洗净，60℃烘干，得到处理后的蚕丝，备用；取普通纯棉棉线1挂，浸没于0.1mol/L的氢氧化钠溶液中煮沸10min，用水洗净，60℃烘干，得到处理后的棉线，备用；
(六)室温下，配制饱和的硝酸钙和硝酸铜混合无水乙醇溶液，其中，按摩尔比，硝酸钙：硝酸铜＝1:1；将步骤(五)处理后的棉线截成110mm的段，取27根，浸没于硝酸钙和硝酸铜混合无水乙醇溶液中，超声振荡20min，浸泡24h，取出棉线，再将该棉线直接浸泡于钛酸四正丁酯中，超声浸泡反应60min，取出，拉直，于80℃烘干，再置于(四)步准备好的改性豆米浆中浸湿，保持拉直，再次80℃烘干，拉直，将按步骤(五)处理后的蚕丝紧密地缠绕在该浸泡烘干的一根棉线表面，再次置于改性豆米浆中浸湿，得到复合线，将复合线置于步骤(三)得到的干的原料粉中，滚动，使得复合线表面沾满原料粉，保持线拉直，80℃烘干，得到混合线，备用；
(七)室温下，取硝酸铜和硝酸银分别配制成饱和的水溶液，然后等体积比例混合，配制成浸渍液，备用；
(八)取丝径为0.4mm的铁铬铝合金丝，0Cr25Al5材质，置于55℃的0.75mol/L的氢氧化钠溶液中，浸泡5min，用水洗去表面碱液，烘干，取步骤(五)预处理后的蚕丝，沿一个方向，单层不间断地缠绕在处理后的铁铬铝合金丝上，取按步骤(五)处理后的棉线，沿蚕丝缠绕相反的方向单层不间断地缠绕在外表面，然后再用相同的棉线反方向再缠绕一层；最后将该缠绕好铁铬铝合金丝紧密地缠绕在一根圆柱上，抽出圆柱，得到直径为4mm的螺旋体；将螺旋体适当拉伸，使得螺旋丝间距为3mm，截取长200mm螺旋体，浸没在硝酸铜和硝酸银混合浸渍液中，超声振荡60min，浸泡24h，取出，于105℃烘干，用改性豆米浆浸湿，将螺旋体表面沾满准备好的原料粉，得到表面均匀覆盖原料粉、缠绕丝线的铁铬铝合金丝螺旋体，保湿备用；
(九)取步骤(三)得到的原料粉，加入孔隙率为47％，100目的海绵铁1000g、200目的铁粉2000g和含二氧化锰为40％，120目的锰砂1000g，于混料机中混合均匀，喷加总原料质量的10％的步骤(四)得到的改性豆米浆，搅拌混合均匀，85℃密闭放置24h，得到混合料，备用；
(十)准备边长90mm的方形模具，模体有效高度为450mm，取2块与模具底座形状面积相同厚度为2.5mm的铁板，在两块板上对应位置，打孔径为0.4mm的横成行纵成列的垂直孔，且孔行列与铁板边平行，行列孔心间距均为20mm，铁板四周留15mm的边，共计4*4＝16个孔；取步骤(八)得到的螺旋状的铁铬铝合金丝16条，每条两端头均剥掉长2.5mm的蚕丝棉线外皮，并修直，得到长2.5mm的沿螺旋轴向伸展的直头，将一块打好孔的铁板平放于模具底座上，将螺旋铁铬铝合金丝的一端直头插入铁板孔内，固定，使得每条螺旋铁铬铝合金丝中轴垂直于底座，放上模体，使得铁板正好嵌入模体，向上拉伸螺旋铁铬铝合金丝，使螺旋体的高度与模体有效高度一致，向模体中填加一层厚度为45mm步骤(九)得到的混合料，铺平敦实，取步骤(六)得到的混合线两端头剪掉，得到与模具边长相等的混合线段，将混合线平铺在两行螺旋铁铬铝合金丝正中间，使得混合线线头与模体内壁对齐接触，混合线之间互相平行且均与所有铁铬铝合金丝螺旋轴向垂直，再填加45mm步骤(九)得到的混合料，铺平，同样，再于每行螺旋铁铬铝合金丝正中间平铺相同的混合线，且每条线与前一层混合线平行，如此重复，直至填料高度达到450mm，然后将另一块打孔铁板盖上，并将每条铁铬铝合金丝上直头插进对应板孔中，加上压样杆，置于液压机上，加压25MPa，保压30min，取下模具，蜕模，得到内含铁铬铝合金丝和混合线的坯料，于105℃烘箱中烘干，取下两端铁板，用铁铬铝合金丝将坯料一端所有的铁铬铝合金丝头连接在一起，并引出第一导线，另一端铁铬铝合金丝头也同样连接在一起，引出第二导线；
(十一)将步骤(十)得到的坯料，置于箱式电炉中，通过调整放置坯料数量和加耐火砖的方法，调整炉膛内空气体积为坯料体积的2.1倍，将坯料两端引出第一导线和第二导线均引出炉外，分别接到恒流电源A的正负极，关严炉门，设置箱式电炉程序：先以1.8℃/min的速度从室温升温到390℃，保温30min，再以7.8℃/min的速度升温到1100℃保温煅烧20min；开启运行箱式电炉程序同时，当箱式电炉温度升高至280℃时，开启恒流电源A，调整输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为2.5A，当箱式电炉内温度升高到390℃后，保温进行15min，停止恒流电源A供电，待电炉升温到900℃时，再次开启恒流电源A，调整输出，使得每路螺旋状铁铬铝合金丝平均电流为1.2A，直到箱式电炉温度升高到1100℃，开始保温时，恒流电源A停止供电，20min后电炉停止运行，炉内冷却至室温，取出，得到高度为200mm的柱状多孔陶瓷体；该柱状多孔陶瓷体内分布大量的2-10微米范围内的微孔，显气孔率为45％，微孔内含有铁、氧化铁、氧化锰和纳米钛酸铜钙晶粒；丝径为0.4mm的螺旋状铁铬铝合金丝103留在柱状多孔陶瓷体101内，其表面缠绕的蚕丝和棉线烧失，表面形成了一层铁铬铝氧化膜，铁铬铝合金丝与多孔陶瓷体之间形成了0.5-1mm范围的缝隙，得到了螺旋直径为4mm螺旋状贯通的孔道，孔道内载有铜和银，孔道壁有微孔与陶瓷体的微孔相通；同一孔道的螺旋轴向丝间距为3mm，相邻螺旋的轴间距为20mm；多孔陶瓷体内横向的混合线烧失，留下贯穿柱状多孔陶瓷体的相对于螺旋状孔道轴向为横向的多条直形孔道102，所有孔道平行且相邻孔道间距为18.2mm，孔道内径范围为0.3-0.5mm，孔道内密布钛酸铜钙纳米晶体，孔道壁有微孔与催化氧化陶瓷体内微孔相通；将催化氧化陶瓷体的铁铬铝合金丝头所在两个面分别定为入口面和出口面，横向直形孔道头所在的两个面分别为上表面和下表面，剩余两个面为前面和后面，将柱状多孔陶瓷体101的前后上下四个面进行抛磨处理，加工成截面边长为80mm的方柱体，再将多孔陶瓷的上表面的所有直形孔道端口扩成底直径为2mm，上口直径为10mm，深为4mm的内窄外宽的锥面孔104；再将柱状多孔陶瓷体置于沸腾的含8％双氧水的0.1mol/L的硝酸溶液中反应30秒，水洗至中性，再用120℃以上的热空气从入口面向出口面将多孔陶瓷体吹干，得到柱状多孔陶瓷体11，备用，其中，柱状多孔陶瓷体的结构示意图见图1；
(十二)取一根长为500mm，截面管内边长为80mm的方形三一六不锈钢管，上下面厚度为8mm，设管的一端为入口，另一端为出口，在管内距离管的出口20mm处焊一圈2mm的内沿，将步(十一)得到的柱状多孔陶瓷体11入口面在后，出口面在前，自钢管的入口端插入钢管中，紧靠在内沿上，在钢管上标出位置，取出柱状多孔陶瓷体11，在钢管上下两面的厚管壁上，柱状多孔陶瓷体的上下面的对应的横向孔道端口处开直径为16mm的孔，并用丝锥在孔上攻出内螺纹，得到内螺纹孔；再次将柱状多孔陶瓷体11按相同方向嵌入钢管中，固定好。准备液气同心管、具气孔双向密封压环313、空心螺钉314、刃环315和“O”型密封圈316制作氧化剂分配器301：液气同心管为三一六不锈钢材质，耐压不小于2MPa，下端液气同心管的内管312比液气同心管的外管311长出4mm，液气同心管的内管312外径2mm，内径0.5mm，液气同心管的外管311外径10mm、内径8mm，管的上端内管直接伸出，外管顶端封闭，并于侧壁引出支管，形成一个“T”形内外管分路口；具气孔双向密封压环313用聚四氟乙烯材料加工成的，高度为14mm的空轴心柱状体，环外径最大为8.1mm，位于距离下端4mm处，向上经过1mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，下段加工成下表面直径为2mm的圆台，且圆台锥面与柱状多孔陶瓷体的直形孔道端的内锥面孔吻合，压环中轴孔径为2mm，围绕中轴孔一圈加工4个与中轴孔平行的通孔作为气孔，气孔孔径为1mm，下端开口于下圆台锥面；具气孔双向密封压环313的结构示意图见图2，刃环315用聚醚醚酮制成，内径为10mm，外径粗处为16mm，向上收缩变细为10mm，形成环刃；空心螺钉314外径16mm，内径为10mm，下端具有与刃环环刃匹配的凹锥，拧紧可以推动刃环与具气孔双向密封压环共同来实现对液气同心管的固定和密封(如图3)；“O”型密封圈316为氟硅橡胶材质，内径10mm，外径为16mm，圈截面为圆形。装配时，先依次将空心螺钉314、刃环315和“O”型密封圈316套装在液气同心管的下端(装配时务必使得空心螺钉有凹锥面的下端朝后，刃环的环刃朝前，套装在液气同心管下端)；再用空心圆锥扩口器将液气同心管下端外管扩张成下口直径与具气孔双向密封压环匹配的开口，将具气孔双向密封压环313上端插入液气同心管的下端口，具气孔双向密封压环313与内管外壁和外管内壁均能紧密贴合；再将液气同心管下端插进柱状多孔陶瓷体的上表面的锥面孔104，插实，将空心螺钉314拧紧在钢管的孔中，空心螺钉314推动挤压刃环315，紧紧固定住液气同心管，同时，挤压作用使得具气孔双向密封压环313与内外管紧密密封，液气同心管的内管312与多孔陶瓷体的横向直形孔道无死体积吻合相通，液气同心管的外管311通过具气孔双向密封压环的气孔与多孔陶瓷体的微孔相通。同时，空心螺钉挤压“O”型密封圈，使得氧化剂分配器与方形管道之间实现密封；多孔陶瓷体下表面的横向直孔下端孔用外径为10mm的不锈钢管、第二空心螺钉和刃环以及第二“O”型氟硅橡胶密封圈接出来废液管411，废液管411上设置阀门415。同样将其它孔道两端都接上氧化剂分配器和废液管，得到多孔陶瓷催化氧化器(1)1。
二、催化氧化电极(1)的制作
准备孔径为0.1mm，孔隙率为85％，厚度为5mm的铁铬铝纤维烧结毡，0Cr25Al5材质，折压成波峰高为5mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为300mm，沿波浪脊方向长为76mm的块，浸泡于含1mol/L的四氯化钛的12mol/L的盐酸溶液中，浸泡1min，再浸泡于饱和的氢氧化钙水溶液中，反应10min，取出，105℃烘干，1050℃煅烧20min。炉内冷却到室温，加聚四氟乙烯绝缘支撑外框，制成长*宽尺寸为304*80mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(1)2，其俯视结构示意图见图4。
三、捕集催化氧化网(1)的制作
取丝径为0.2mm，孔径为200目0Cr25Al5材质的铁铬铝合金网，浸泡于1mol/L的硫酸溶液中10min，水洗至中性，再浸泡于50℃的1mol/L的氢氧化钠溶液中，反应5min，取出，浸泡于含0.2mol/L的高锰酸钾和0.125mol/L的氢氧化钠的混合溶液中，加热煮沸30min，取出，用清水清洗表面，于150℃下烘干，切成正方形块，取20块，叠并一起，加聚四氟乙烯外框，制成边长为80mm的正方形的网；相对边引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(1)3。
四、高效空气净化装置(1)的组装
将多孔陶瓷催化氧化器(1)1的氧化剂分配器上端的“T”形内外管分路接口，内管通过第一可调压开关413与压力缓冲罐401相连，外管分出口通过第二可调压开关414与一台可提供最高输出压为2MPa压力的臭氧发生器403相连；在压力缓冲罐401上设有压力表402和一台输出压力最高为2MPa的耐酸抗氧化压力泵412，泵入口端通过可以自由切换的转换阀分别连接氧化罐404、清洗罐405和再生还原罐406；多孔陶瓷催化氧化器下表面引出废液管411通过阀门415连接废液槽410；再将多孔陶瓷催化氧化器进口端和出口端引出的第一导线和第二导线分别连接在恒流电源A407正负极上；氧化罐404、清洗罐405、再生还原罐406和废液槽410均为耐氧化耐腐蚀的三一六不锈钢材质。取一根截面管内边长为80mm的正方形氯化聚氯乙烯管，一端为入口，另一端为出口，取8块催化氧化电极(1)2，按电极板波浪扩散方向平行于管道方向设置于其中，所有电极板互相平行对齐，板面间距为5mm，电极一端距离管道入口端80mm，用导线隔块并连在一起，引出一条线接稳压电源B408的正极，将剩余催化氧化电极用另一条导线并联，引出导线接稳压电源B408负极；再取捕集催化氧化网(1)3，在网的相对两边的对称点处分别引出导线，分别连接到恒流电源C409正负极，将该捕集催化氧化网垂直于管道气流方向，设置在距离催化氧化电极后100mm处的管道出口端；将设置有催化氧化电极和捕集催化氧化网的管道入口端利用法兰接在多孔陶瓷催化氧化器出口端，出口端利用方圆变径和法兰与风机相连；在多孔陶瓷催化氧化器钢管的入口端设置不锈钢防护网(1)5，防护网后加装一个气体压力传感器6，得到一种多用途高效空气净化装置1，其结构示意图见图5。
实施例2
一种多用途高效空气净化装置(2)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(2)的制备
(一)、(二)步按照实施例1的步骤(一)、(二)操作。
(三)同实施例1，不同之处在于：加入3750g 325目的高岭土；
(四)、(五)步按照实施例1的步骤(四)、(五)操作。
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截成150mm的段，取10根；
(七)同实施例1。
(八)取丝径为0.6mm的铁铬铝合金丝，置于55℃的0.8mol/L的氢氧化钠溶液中，浸泡5min，用水洗去表面碱液，烘干；后续螺旋体制备同实施例1，不同之处在于：将螺旋体适当拉伸，使得螺旋丝间距为4mm，截取长60mm螺旋体。
(九)同实施例1，不同之处在于：采用含二氧化锰为30％，120目的锰砂1000g；
(十)同实施例1，不同之处在于：方形模具边长为130mm，有效高度不小于135mm，铁板打孔径为0.6mm，孔的个数为6*6＝36；螺旋状的铁铬铝合金丝36条；取步骤(六)得到的混合线剪成长度为130mm的段；模压时，填料高度达到135mm，加压24MPa。
(十一)同实施例1，不同之处在于：煅烧时当箱式电炉温度升高至280℃时，调整恒流电源A输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为5.7A，再次开启恒流电源A时，调整输出，使得每路螺旋状铁铬铝合金丝平均电流为2.8A；煅烧得到高度为60mm的柱状多孔陶瓷体；柱状多孔陶瓷体的显气孔率为48％，丝径为0.6mm的螺旋状铁铬铝合金丝留在多孔陶瓷体内，螺旋状贯通的孔道的螺旋直径为6mm，同一孔道的螺旋轴向丝间距为4mm，相邻直形孔道间距为20mm；将柱状多孔陶瓷体抛磨处理后加工成截面边长为120mm的方柱体，上表面的所有直形孔道端口扩成的锥面孔的深度为6mm；
(十二)同实施例1，不同之处在于：取的三一六不锈钢管长为120mm，截面管内边长为120mm；液气同心管下端内管比外管长出6mm；具气孔双向密封压环用聚醚醚酮材料加工成，高度为16mm，具气孔双向密封压环外径最大为8.3mm，位于距离下端6mm处，向上经过2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，装配后得到多孔陶瓷催化氧化器(2)。
二、催化氧化电极(2)的制作
催化氧化电极(2)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡的厚度为8mm，折压成波峰高为13mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为600mm，沿波浪脊方向长为116mm的块，制成长*宽尺寸为604*120mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的催化氧化电极(2)。
三、捕集催化氧化网(2)的制作
捕集催化氧化网(2)的制作，同实施例1，不同之处在于，制成边长120mm的正方形网；相对角引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(2)。
四、高效空气净化装置(2)的组装
高效空气净化装置(2)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为120mm的正方形内衬聚四氟乙烯绝缘层的三一六不锈钢管；取10块催化氧化电极(2)，板面间距为2mm；捕集催化氧化网设置在距离催化氧化电极后50mm处的管道出口端；得到一种多用途高效空气净化装置(2)。
实施例3
一种多用途高效空气净化装置(3)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(3)的制备
(一)、(二)步按照实施例1的步骤(一)、(二)操作。
(三)同实施例1，不同之处在于：加入3750g 325目的高岭土；
(四)、(五)步按照实施例1的步骤(四)、(五)操作。
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截取长度为150mm的段，取20根；
(七)同实施例1；
(八)同实施例1，不同之处在于：取丝径为0.6mm的铁铬铝合金丝，置于50℃的1mol/L的氢氧化钠溶液中，浸泡处理；将螺旋体拉伸时丝间距为4mm，截取长100mm螺旋体；
(九)同实施例1，不同之处在于：加入100目的海绵铁900g、200目的铁粉1750g和含二氧化锰为45％，120目的锰砂1000g；
(十)同实施例1，不同之处在于：准备边长130mm的方形模具，模体有效高度不小于225mm，铁板上打孔径为0.6mm横成行纵成列的垂直孔，孔的个数为6*6＝36个；取步(八)得到的螺旋状的铁铬铝合金丝36条；步骤(六)得到的混合线剪成长130mm的段；加填料时填料高度225mm。
(十一)同实施例1，不同之处在于：煅烧时，调整炉膛内空气体积为坯料体积的2倍，运行电炉程序，当电炉温度升高至280℃时，开启调整恒流电源A输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为5.6A，当再次开启恒流电源A时调整输出，使得每路螺旋状铁铬铝合金丝平均电流为2.8A；最后得到柱状多孔陶瓷体的高度为100mm，该柱状多孔陶瓷体显气孔率为48％，留在柱状多孔陶瓷体内的螺旋状铁铬铝合金丝的丝径为0.6mm，螺旋状贯通的孔道的螺旋直径为6mm，同一孔道的螺旋轴向丝间距为4mm，相邻直形孔道间距为20mm；多孔陶瓷体加工成截面边长为120mm的方柱体，上表面的所有直形孔道端口扩成的锥面孔的深度为6mm。
(十二)同实施例1，不同之处在于：取一根长为200mm，截面管内边长为120mm的方形三一六不锈钢管；液气同心管下端内管比外管长出6mm；具气孔双向密封压环用聚醚醚酮材料加工成，高度为16mm的空轴心柱状体，环外径最大为8.3mm，位于距离下端6mm处，向上经过2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱；得到多孔陶瓷催化氧化器(3)。
二、催化氧化电极(3)的制作
催化氧化电极(3)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡的厚度为8mm，折压成波峰高为13mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为400mm，沿波浪脊方向长为116mm的块；制成长*宽尺寸为404*120mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(3)。
三、捕集催化氧化网(3)的制作
取丝径为0.1mm的铁铬铝合金网，捕集催化氧化网(3)的制作方式同实施例1，不同之处在于，制成边长为120mm的正方形网；相对边引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(3)。
四、高效空气净化装置(3)的组装
高效空气净化装置(3)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为120mm的正方形内衬聚四氟乙烯绝缘层的三一六不锈钢管；取10块催化氧化电极(3)，电极板面间距为3mm；将捕集催化氧化网(3)设置在催化氧化电极后80mm处的管道出口端；得到一种多用途高效空气净化装置(3)。
实施例4
一种多用途高效空气净化装置(4)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(4)的制备
(一)同实施例1，不同之处在于：处理硅藻土时，加热煮沸20min，浸渍于螯合剂的水溶液中超声振荡30min，对容器抽真空时，真空度为-0.1MPa，然后于80℃烘干；
(二)同实施例1，不同之处在于：浸渍于螯合剂的水溶液中超声振荡30min；
(三)同实施例1，不同之处在于：含钙铜的硅藻土直接浸没于该钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液中时，超声振荡30min；加入325目的高岭土2750g；
(四)同实施例1，不同之处在于：捣碎匀浆时转速为8000rpm；
(五)步按照实施例1的步骤(五)操作；
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截成190mm的段，取49根；
(七)同实施例1；
(八)同实施例1，不同之处在于：取丝径为0.6mm的铁铬铝合金丝；螺旋体拉伸后螺旋丝间距为4mm，截取长160mm螺旋体；
(九)同实施例1，不同之处在于：加入的锰砂为900g；
(十)同实施例1，不同之处在于：准备边长170mm的方形模具，模体有效高度不小于360mm，铁板打孔的孔径为0.6mm，孔数量共计7*7＝49个；取步(八)得到的螺旋状的铁铬铝合金丝49条；取步骤(六)的混合线，剪成长度为170mm的段；填加混合料时填料高度为360mm；
(十一)同实施例1，不同之处在于：煅烧时，当电炉温度升高至280℃时，开启调整恒流电源A输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为5.7A，再次开启恒流电源A时，调整输出，使得每路螺旋状铁铬铝合金丝平均电流为2.8A；得到高度为160mm的柱状多孔陶瓷体；柱状多孔陶瓷体显气孔率为51％；丝径为0.6mm的螺旋状铁铬铝合金丝留在柱状多孔陶瓷体内，得到了螺旋直径为6mm螺旋状贯通的孔道；同一孔道的螺旋轴向丝间距为4mm；相邻的横向直形孔道间距为20mm；将柱状多孔陶瓷体抛磨处理，加工成截面边长为160mm的方柱体；所有直形孔道端口的锥面孔的深度为8mm；
(十二)同实施例1，不同之处在于：取一根长为350mm，截面管内边长为160mm的方形三一六不锈钢管；液气同心管下端内管比外管长出8mm；具气孔双向密封压环高度为18mm，环外径最大为8.6mm，位于距离下端8mm处，向上经过2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，围绕中轴孔一圈加工6个与中轴孔平行的通孔作为气孔；得到多孔陶瓷催化氧化器(4)。
二、催化氧化电极(4)的制作
催化氧化电极(4)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡厚度为10mm，折压成波峰高为15mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为500mm，沿波浪脊方向长为156mm的块，制成长*宽尺寸为504*160mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(4)。
三、捕集催化氧化网(4)的制作
捕集催化氧化网(4)的制作，同实施例1，不同之处在于：取丝径为0.2mm的铁铬铝合金网，最后制成边长为160mm的正方形网；相对边引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(4)。
四、高效空气净化装置(4)的组装
高效空气净化装置(4)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为160mm的正方形内衬聚四氟乙烯绝缘层的三一六不锈钢管，取10块催化氧化电极(4)装配后得到多用途高效空气净化装置(4)。
实施例5
一种多用途高效空气净化装置(5)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(5)的制备
(一)、(二)步按照实施例1的步骤(一)、(二)操作。
(三)同实施例1，不同之处在于：加入2750g 325目的高岭土；
(四)、(五)步按照实施例1的步骤(四)、(五)操作。
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截成230mm的段，取27根使用；
(七)同实施例1；
(八)同实施例1，不同之处在于：取丝径为1mm的铁铬铝合金丝；制作的螺旋体直径为8mm，拉伸后螺旋丝间距为5mm；
(九)同实施例1，不同之处在于：所用的锰砂含二氧化锰为45％；
(十)同实施例1，不同之处在于：准备边长210mm的方形模具，模体有效高度不小于180mm，铁板上打垂直孔的孔径为1mm，共计10*10＝100个，行列孔心间距均为20mm；取步骤(六)得到的混合线剪成长度为210mm段；模压时，填加混合料高度达到180mm；
(十一)同实施例1，不同之处在于：煅烧时，当电炉温度升高至280℃时，开启调整恒流电源A的输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为15.8A，当再次开启恒流电源A，调整输出，使得每路平均电流为7.7A；得到高度为80mm的柱状多孔陶瓷体，其显气孔率为51％；丝径为1mm的螺旋状铁铬铝合金丝留在柱状多孔陶瓷体内，得到了螺旋直径为8mm螺旋状贯通的孔道，同一孔道的螺旋轴向丝间距为5mm；柱状多孔陶瓷体内横向的相邻直形孔道间距为20mm；多孔陶瓷体抛磨处理，加工成截面边长为200mm的方柱体，再将多孔陶瓷的上表面的所有直形孔道的锥面孔深为8mm；
(十二)同实施例1，不同之处在于：取一根长为300mm，截面管内边长为200mm的方形三一六不锈钢管；液气同心管的下端内管比外管长出8mm；具气孔双向密封压环高度为18mm，环外径最大为8.6mm，位于距离下端8mm处，向上经过2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，围绕压环中轴孔一圈加工6个与中轴孔平行的通孔作为气孔；装配后得到多孔陶瓷催化氧化器(5)。
二、催化氧化电极(5)的制作
催化氧化电极(5)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡的厚度为10mm，折压成波峰高为25mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为500mm，沿波浪脊方向长为196mm的块，制成长*宽尺寸为504*200mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(5)。
三、捕集催化氧化网(5)的制作
捕集催化氧化网(5)的制作，同实施例1，不同之处在于：取10块，叠并一起，最后制成边长为200mm的正方形网；相对角引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(5)。
四、高效空气净化装置(5)的组装
高效空气净化装置(5)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为200mm的正方形内衬聚四氟乙烯绝缘层的三一六不锈钢管；取12块催化氧化电极(5)，电极板面间距为5mm；捕集催化氧化网(5)设置在距离催化氧化电极后30mm处的管道出口端；得到多用途高效空气净化装置(5)。
实施例6
一种多用途高效空气净化装置(6)的制备，包括以下步骤:
一、多孔陶瓷催化氧化器(6)的制备
(一)、(二)步按照实施例1的步骤(一)、(二)操作。
(三)同实施例1，不同之处在于：加入3500g 325目的高岭土；
(四)、(五)步按照实施例1的步骤(四)、(五)操作。
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截成230mm的段，取81根；
(七)同实施例1；
(八)同实施例1，不同之处在于：铁铬铝合金丝的丝径为1mm制成直径为8mm的螺旋体，拉伸使得螺旋丝间距为5mm，截取长200mm螺旋体；
(九)同实施例1，不同之处在于：加入含二氧化锰为45％，120目的锰砂1000g；
(十)同实施例1，不同之处在于：准备边长210mm的方形模具，模体有效高度不小于450mm，模具底座铁板打孔孔径为1mm，共计10*10＝100个，行列孔心间距均为20mm；取步(八)中螺旋状的铁铬铝合金丝100条；取步骤(六)中混合线，修剪成为210mm长的段；
(十一)同实施例1，不同之处在于：煅烧时，开启恒流电源A，调整输出，使得平均每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为15.8A，当再次开启恒流电源A，调整输出，使得每路平均电流为7.8A，得到的柱状多孔陶瓷体显气孔率为49％；丝径为1mm的螺旋状铁铬铝合金丝留在柱状多孔陶瓷体内，得到了螺旋直径为8mm螺旋状贯通的孔道，同一孔道的螺旋轴向丝间距为5mm；柱状多孔陶瓷体内横向的相邻直形孔道间距为20mm；将柱状多孔陶瓷体抛磨处理，加工成截面边长为200mm的方柱体，再将柱状多孔陶瓷的上表面的所有直形孔道端口扩成锥面孔的深为8mm；
(十二)同实施例1，不同之处在于：取一根长为500mm，截面管内边长为200mm的方形316不锈钢管，在管内距离管的出口10mm处焊一圈5mm的内沿；液气同心管下端，内管比外管长出8mm；具气孔双向密封压环高度为18mm，环外径最大为8.6mm，位于距离下端8mm处，向上经过2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，围绕具气孔双向密封压环中轴孔一圈加工6个与中轴孔平行的通孔作为气孔；装配后，得到多孔陶瓷催化氧化器(6)。
二、催化氧化电极(6)的制作
催化氧化电极(6)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡的厚度为10mm，折压成波峰高为25mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为500mm，沿波浪脊方向长为196mm的块，制成长*宽尺寸为504*200mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(6)。
三、捕集催化氧化网(6)的制作
捕集催化氧化网(6)的制作，同实施例1，制成边长为200mm的正方形网；相对边引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(6)。
四、高效空气净化装置(6)的组装
高效空气净化装置(6)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为200mm的正方形内衬聚四氟乙烯绝缘层的316不锈钢管；取12块催化氧化电极(6)，按电极板板面间距为5mm；得到一种多用途高效空气净化装置(6)。
实施例7
一种多用途空气净化装置(7)的制备，包括以下步骤：
一、多孔陶瓷催化氧化器(7)的制备
(一)、(二)步按照实施例1的步骤(一)、(二)操作。
(三)同实施例1，不同之处在于：加入2500g 325目的高岭土；
(四)、(五)步按照实施例1的步骤(四)、(五)操作。
(六)同实施例1，不同之处在于：将步骤(五)处理后的棉线截成310mm的段，取65根；
(七)同实施例1的步骤(七)；
(八)同实施例1，不同之处在于：截取长120mm螺旋体；
(九)同实施例1，不同之处在于：加入孔隙率为47％，100目的海绵铁750g、200目的铁粉1500g和含二氧化锰为45％，120目的锰砂500g；
(十)同实施例1，不同之处在于：准备边长290mm的方形模具，模体有效高度不小于270mm，模具底铁板打孔共计14*14＝196个；取步(八)得到的螺旋状的铁铬铝合金丝196条，取步骤(六)的混合线剪成长度为290mm的段，模压时填料高度达到270mm；
(十一)同实施例1，不同之处在于：将步(十)得到的坯料，煅烧时调整炉膛内空气体积为坯料体积的1.8倍；煅烧后得到高度为120mm的柱状多孔陶瓷体，其显气孔率为52％；贯穿柱状多孔陶瓷体的横向相邻直形孔道间距为20mm；将柱状多孔陶瓷体抛磨处理后得到截面边长为280mm的方柱体；再将柱状多孔陶瓷体置于沸腾的含8％双氧水的0.05mol/L的硝酸溶液中反应30秒；
(十二)同实施例1，不同之处在于：取一根长为300mm，截面管内边长为280mm的方形316不锈钢管；装配后，得到多孔陶瓷催化氧化器(7)。
二、催化氧化电极(7)的制作
催化氧化电极(7)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝纤维烧结毡的厚度为10mm，折压成波峰高为23mm连续波浪形，切割成沿波浪扩散方向长为220mm，沿波浪脊方向长为276mm的块，制成长*宽尺寸为224*280mm的表面具有钛铁铬铝氧化物膜及钛酸钙的波浪形催化氧化电极(7)。
三、捕集催化氧化网(7)的制作
捕集催化氧化网(7)的制作，同实施例1，不同之处在于：铁铬铝合金网的丝径为0.1mm，取15块，最后制成边长为280mm的正方形网；相对边引出导线，得到多层具有锰铁铬铝氧化膜的捕集催化氧化网(7)。
四、高效空气净化装置(7)的组装
高效空气净化装置(7)的组装，同实施例1，不同之处在于：取一根截面管内边长为280mm的正方形氯化聚氯乙烯管，取20块催化氧化电极(7)，电极板板面间距为3mm；捕集催化氧化网(7)设置在距离催化氧化电极后20mm处的管道出口端；组装后得到一种多用途高效空气净化装置(7)。
实施例8
一种多用途高效空气净化装置对室内空气的净化性能
将实施例1-7制备的多用途空气净化装置(1)-(7)分别置于新装修的有效面积为8平方米(房间净高2.5m)的普通房间中，对房间空气净化，并做空白实验；为了考察多用途空气净化装置的性能，关闭门窗12h以上，实验期间房间门窗保持关闭，并在室内增加了部分特定化学污染物的量以及香烟烟雾、烹饪油烟、花露水等日常生活活动排放的污染物；菌落总数指标实验在装修后8年正常居住的普通居民卧室进行。所有项目均按《室内空气质量标准》GB/T18883-2002规定操作。
实验时，多用途高效空气净化装置(1)-(7)的供给再生装置的各阀门关闭，氧化罐404中加入不同pH值的10％的双氧水，开启风机，待净化气体气流稳定后，通过调整压力泵412、臭氧发生器403输出压和阀门，使得压力缓冲罐401内压力(压力表402数值)、臭氧发生器403输出压力和设置有气体压力传感器6的管道内压力平衡，调整转换阀，使得氧化罐404和压力泵412连通，依次开启第一可调压开关413、第二可调压开关414，逐渐增加压力缓冲罐401和臭氧发生器403输出压，使得氧化剂进入多孔陶瓷体内，依次开启恒流电源A、稳压电源B和恒流电源C，调整电流、电压，运行多用途空气净化装置(1)-(7)，各个多用途空气净化装置(1)-(7)的运行参数见表1。
按“环境空气PM10和PM2.5的测定——重量法(HJ 618-2011)”检测PM10和PM2.5项目，其他项目按GB/T18883-2002规定方法，测定净化前和开启净化器8h后空气中各个参数数值，参数及结果见表1。
表1.多用途高效空气净化装置净化空气时参数及运行8小时的效果
Figure BDA0002099844630000241
*未检出
从表1可以看出，净化装置对室内空气污染物均有很好的净化效果，相比较来看，装置(1)、(2)和(3)的效果略差，和装置的洁净空气量相关，原因在于净化装置的空气通过量小，室内空气量相对较大，没能完全实现净化，净化装置(5)-(7)均实现了空气的完全净化，该装置适用于室内空气净化。
实施例9
一种多用途高效空气净化装置对高浓度污染物的净化性能
分别将实施例1-7制备的多用途空气净化装置(1)-(7)，分别接入含苯、二甲苯、甲苯气或TVOC混合标准气(正己、庚、辛、壬、癸、十三、十四、十五、十六烷等体积混合)的管道中，供给再生装置的氧化罐中加入pH值为4的30％的双氧水，按照实施例8方法运行各个空气净化装置；分别用气相色谱和TVOC检测仪监测净化后苯、甲苯、二甲苯和TVOC的浓度(运行2h时)，装置运行参数及净化处理效果见表2。
表2.电源参数及对高浓度有机气体净化性能
Figure BDA0002099844630000251
*未检出
由表2可见，本发明的高效净化装置对污染源净化率均达到了100％，净化性能优异。
实施例10
一种多用途高效空气净化装置对锅炉烟气的净化性能
为了考察多用途高效空气净化装置对锅炉烟气的净化性能，将实施例5、6、7制备的多用途空气净化装置(5)、(6)、(7)接入某公司燃煤锅炉的袋式除尘器后，以旁开支路的方式将除尘后的烟气引入并通过净化装置，供给再生装置的氧化罐中加入pH值为4的30％的双氧水，按实施例8操作方法，开启运行空气净化装置，恒流电源A关闭、开启稳压电源B，调电压为60V，开启恒流电源C，调整电流0.1A，依据GB13271-2014锅炉大气污染物排放标准规定方法分别监测净化装置前后二氧化硫和氮氧化物的浓度，结果见表3。
表3.净化装置对燃煤锅炉烟气脱硫脱硝性能 单位：mg/m3
Figure BDA0002099844630000252
由表3可见，多用途高效空气净化装置对锅炉烟气中二氧化硫和氮氧化物也有非常高的去除性能，由于氧化产物硫酸盐和氮氧化物的存在，每周需要对多用途高效空气净化装置清洗。清洗方法为：将装置停止运行，清洗罐中加去离子水，供给再生装置的转换阀切换到清洗罐，打开废液管411上的阀门415，启动压力泵，当催化氧化器下表面废液管411流出液体pH值大于5.5时停泵，启动恒流电源A，调整输出，使得每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为0.1A，加热5-10min，停泵浸泡10min后再次启动压力泵，反复启动泵和停泵浸泡，当废液管流出液电导率降到1S/cm，关闭电源A开关，继续运行泵，当流出液电导率降到50us/cm以下，即完成清洗，转换阀切换到氧化剂罐，启动泵，可再次投入使用。
实施例11
一种多用途高效空气净化装置在工业VOC废气净化中的应用
为了考察多用途高效空气净化装置对实际废气的净化性能，将实施例5、6制备的多用途空气净化装置(5)、(6)以分路形式接入某印刷厂车间有机废气收集排放管道，供给再生装置的氧化罐中均加入pH值为4的20％的双氧水，按实施例8操作方法，开启运行空气净化装置，开启恒流电源A，调整电流，使得每路平均电流为2A、开启稳压电源B，调电压为60V，开启恒流电源C，调整电流1A，3月2日启动后，设备持续运行，每月用VOCs测定仪分别监测净化装置前后VOCs的浓度一次，结果见表4。
表4.多用途高效空气净化装置对印刷厂印刷车间VOCs净化性能
Figure BDA0002099844630000261
Figure BDA0002099844630000271
*未检出
实施例12
一种多用途高效空气净化装置的再生方法，具体为：
将实施例11中多用途高效空气净化装置(5)和多用途高效空气净化装置(6)连续使用2年时间、净化效果下降，将装置停止运行，清洗罐中都加满去离子水，多用途高效空气净化装置(5)的再生还原罐中添加含质量百分含量为0.2％盐酸羟胺的0.6mol/L盐酸溶液；多用途高效空气净化装置(6)的再生还原罐中添加含质量百分含量为0.5％盐酸羟胺的0.6mol/L盐酸溶液。供给再生装置的转换阀由氧化罐切换到清洗罐，启动压力泵，当多孔陶瓷催化氧化器下表面引出废液管流出液pH大于5.5时，停泵，启动恒流电源A，调整输出，使得每条螺旋状铁铬铝合金丝电流为2A，多用途高效空气净化装置(5)加热5min，多用途高效空气净化装置(6)加热10min，停止加热，转换阀均切换到再生还原罐，再次启动压力泵，等流出液pH值小于2时，停泵浸泡60min，继续启动压力泵，运行20min，再次将两装置转换阀切换到清洗罐，使得下尾液口流出液pH值大于4，检查无氯离子，停泵，完成再生，再次投入使用。

Claims (9)

1.一种多孔陶瓷催化氧化器，其特征在于，该多孔陶瓷催化氧化器包括氧化器管道、柱状多孔陶瓷体和氧化剂分配器；其中，柱状多孔陶瓷体柱长方向为气流方向，其设置在氧化器管道内；氧化剂分配器通过氧化器管道壁上设置的螺纹孔与柱状多孔陶瓷体连接；
所述的柱状多孔陶瓷体的显气孔率为45~52%，柱状多孔陶瓷体上微孔孔径范围为2~10μm，微孔内负载有纳米钛酸铜钙晶粒；柱状多孔陶瓷体内设置有多条螺旋状孔道和多条直形孔道；其中，所述的螺旋状孔道为沿柱长方向纵向分布，直形孔道为垂直柱长方向横向分布，且螺旋状孔道和直形孔道均匀交替分布且不相交；每个螺旋状孔道内均设置有一根螺旋状铁铬铝合金丝；所述的螺旋状铁铬铝合金丝并联接入电源；所述的直形孔道内负载有纳米钛酸铜钙晶粒；所述的螺旋状孔道和直形孔道的孔道壁上均设置有与柱状多孔陶瓷体中微孔相通的孔洞；
所述的螺旋状孔道，螺旋直径为4~8mm，相邻螺旋状孔道之间距离为18~22mm，在螺旋轴方向，同一个螺旋状铁铬铝合金丝的丝间距为3-6mm；所述的螺旋状孔道内的螺旋状铁铬铝合金丝的直径为0.4~1mm，螺旋状铁铬铝合金丝与螺旋状孔道的孔道壁之间设置有0.5~1mm的间隙；
所述的螺旋状铁铬铝合金丝表面设置有一层铁铬铝氧化膜；
所述的螺旋状孔道的孔道壁上设置有氧化铜和/或氧化银；
所述的多个直形孔道相互平行，相邻孔道之间间距为18~22mm，孔道内径为0.3~0.5mm；
所述的直形孔道的两端为与直形孔道同轴心的内锥面孔，锥面孔深度为4~8mm，上口圆直径为10mm，底面圆直径为2mm。
2.如权利要求1所述的多孔陶瓷催化氧化器，其特征在于，所述的氧化剂分配器包括液气同心管、具气孔双向密封压环、刃环、空心螺钉和“O”型密封圈；所述的液气同心管中，内管从上端伸出，外管上端收缩并和内管形成封闭状态，外管侧壁上设置有支管，形成“T”形内外管路分路口；在氧化剂分配器的出料端，且在外管和内管之间设置有具气孔双向密封压环；
空心螺钉、刃环、“O”型密封圈依次套装在液气同心管的外管上，利用空心螺钉通过氧化器管道壁上的螺纹孔螺接与柱状多孔陶瓷体接合；在空心螺钉下方设置有刃环，在刃环和柱状多孔陶瓷体之间设置有“O”型密封圈，液气同心管的内管出料端延伸至柱状多孔陶瓷体内，和柱状多孔陶瓷体的直形孔道连通，外管通过双向密封压环的气孔孔道与柱状多孔陶瓷体的微孔相通。
3.如权利要求2所述的多孔陶瓷催化氧化器，其特征在于，所述的液气同心管为内管套装在外管形成的管路，其为耐酸抗氧化材质、耐压≥2MPa，下端内管比外管长出4~8mm，内管外径为2mm，内径为0.3~0.5mm，外管外径10mm，内径为8mm；
所述的具气孔双向密封压环为中间直径>两端直径的中心轴向中空柱，高度为14~18mm，其中，具气孔双向密封压环的最大外径为8.1~8.6mm，最大外径处位于距离下端4~8cm处，向上经过1~2mm高的圆台渐变为直径为8mm的圆柱，下段为下表面直径为2mm的圆台，且圆台锥面与所述的柱状多孔陶瓷体的横向直形孔道端的内锥面孔吻合，具气孔双向密封压环的柱体中心轴设置有压环中心轴孔，其直径为2mm，围绕压环中心轴孔圆周方向设置有多个与压环中心轴孔平行的通孔作为气孔，气孔孔径为1mm，气孔下端开口位于下圆台锥面；
所述的刃环为内径为10mm，外径最大处为16mm，且向上收缩变为外径为10mm，形成环刃；
所述的空心螺钉内径为10mm，外径16mm，下端具有一个与所述刃环的环刃匹配凹锥；
所述的“O”型密封圈，内径为10mm，外径为16mm。
4.权利要求1~3任意一项所述的多孔陶瓷催化氧化器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
一、配料
按配比，称取原料；其中，各个原料的粒径和重量份数分别为：
硅藻土，200~400目，100份；高岭土，200~400目，50-85份；海绵铁，80~120目，15-20份；铁粉，150~300目，30-40份；锰砂，含二氧化锰30-45%，100~150目，10-20份；
二、改性硅藻土
将硅藻土浸没于双氧水的硫酸溶液中，加热煮沸5~20min，固液分离，将得到的硅藻土用水洗至中性，得到去杂扩孔后的硅藻土；其中，双氧水的硫酸溶液中，硫酸的摩尔浓度为0.4~0.6mol/L；双氧水的质量百分含量为8~12%；
将去杂扩孔后的硅藻土浸泡于螯合分散剂的水溶液中，超声振荡20~30min，置于密闭容器中，抽真空，真空度为-0.1~-0.09MPa，保持100~150min，恢复常压，静置20~30h，过滤，将过滤后的固体物质，60~80℃烘干，得到改性后的硅藻土；其中，螯合分散剂的水溶液中含有的化学成分及各个成分的质量浓度分别为：尿素为80~120g/L，醋酸为8~12g/L，柠檬酸为40~60g/L；
三、制备含钙铜硅藻土
将硝酸钙和硝酸铜混合，制备钙铜的饱和无水乙醇溶液；
室温下，将改性后的硅藻土浸没于钙铜的饱和无水乙醇溶液中，密闭，超声振荡反应负载20~30min，过滤，100~110℃烘干20~30h，得到含钙铜硅藻土；
四、制备原料粉
将钛酸四丁酯和无水乙醇等体积混合，得到钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液；
将含钙铜硅藻土直接浸没于钛酸四丁酯和无水乙醇的混合溶液中，超声振荡20~30min，密闭抽真空，真空度为-0.1~-0.09MPa，保持10~30min，恢复常压，过滤，去除过量的钛酸四丁酯，100~110℃烘干，按原料配比，加入高岭土，进行球磨混匀，得到原料粉，备用；
五、制备改性豆米浆
将黄豆和玉米清洗干净，置于0.4~0.6mol/L的碳酸氢钠水溶液中浸泡20~30h；水洗去除黄豆和玉米表面的碳酸氢钠溶液；置于水中，进行捣碎匀浆20~40min，加热至70~90℃反应8~15min，冷却至室温，得到改性豆米浆，备用；其中，按质量比，黄豆：玉米：水=1：1：(10~15)；捣碎匀浆的转速为6000rpm~8000rpm；
六：处理蚕丝和棉线
将蚕丝，置于0.5~1mol/L的磷酸二氢钠水溶液中，加热煮沸10~30min，取出，用水清洗干净，于50~60℃烘干，得到处理后的蚕丝，备用；
将棉线，置于0.1~0.2mol/L的氢氧化钠水溶液中，加热煮沸8~12min，取出，用水清洗干净，于50~60℃烘干，得到处理后的棉线，备用；
七、制备混合线
室温下，将处理后的棉线通过调整线的根数，制成直径0.4-0.6mm线束，截成长度为拟制备的多孔陶瓷体垂直于柱长方向的直形孔道长度×(1+15~38%)的棉线段，再浸没于持续饱和的硝酸钙和硝酸铜的饱和无水乙醇溶液中，其中，按摩尔比，硝酸钙：硝酸铜=(2~1)：(1~2)；超声振荡10~30min，浸泡20~30h，取出；再浸泡在钛酸四丁酯中，超声浸泡反应50~80min，取出，拉直，于70~85℃烘干，取出；再置于改性豆米浆中浸湿，拉直，再次于70~85℃烘干，得到浸泡烘干后的棉线；将处理后的蚕丝，不间断地缠绕在该浸泡烘干后的棉线表面，再置于改性豆米浆中浸湿，得到复合线；将复合线置于原料粉中，滚动，当复合线表面均匀覆盖原料粉后，保持线拉直，于70~85℃烘干，得到混合线，备用；
八：配制浸渍液
将硝酸铜和硝酸银分别配制饱和水溶液，再等体积混合，得到浸渍液，备用；
九：制备螺旋体
将铁铬铝合金丝，置于50~60℃的0.75~1mol/L的氢氧化钠水溶液中，浸泡5~10min，用水洗去表面碱液，烘干，将处理后的蚕丝，按一个旋转方向，单层不间断的缠绕在铁铬铝合金丝上，再将处理后的棉线，沿蚕丝缠绕相反的方向，单层不间断地缠绕在蚕丝的外面，然后，沿第一层棉线缠绕相反的方向，再次缠绕一层棉线，将缠绕后的铁铬铝合金丝，紧密缠绕在圆柱模具上，取出圆柱模具，得到直径为4~8mm的螺旋体；
将螺旋体沿纵轴方向拉伸，得到螺旋丝彼此间距为3~5mm的螺旋体，截取长度与拟制备多孔陶瓷催化氧化器的柱状多孔陶瓷体长度相等的螺旋体，浸没在步骤八制备的浸渍液中，超声振荡50~80min，浸泡20~30h，取出，于100~110℃烘干，再置于改性豆米浆中浸湿，再将螺旋体表面沾满原料粉，得到表面均匀覆盖原料粉、缠绕丝线的铁铬铝合金丝螺旋体，备用；
十：制备混合料
将原料粉，按原料配比，加入海绵钛、锰砂和铁粉，混合均匀，得到总原料粉；向总原料粉中喷加改性豆米浆，搅拌混合均匀，在80~90℃，密闭放置20~30h，得到混合料，备用；其中，喷加的改性豆米浆的质量为总原料粉的质量的10~15%；
十一：制备坯料
以设置有多个孔洞的铁板作为底座，将步骤九得到的铁铬铝合金丝螺旋体的下端铁铬铝合金丝头插入铁板的孔洞，使每条螺旋体轴向垂直于底座，并且，成行排列、行距相等；按照待制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体的尺寸，准备模具，将模具套装在螺旋体外侧，并以底座为模具底，向上拉伸螺旋体，使得螺旋体高度为待制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体的高度的2.2~2.3倍，向模具中，加入高度为40~50mm的步骤十中的混合料，铺平敦实，将步骤七制备的混合线，平铺在螺旋体的行与行的正中间，混合线相互平行，且均与所有螺旋体的螺旋轴垂直，且混合线两端和模具内壁对齐接触；再加入混合料、铺平敦实，再平铺混合线，同样重复层层铺设，直至混合料高度达到拟制备的多孔陶瓷催化氧化器中柱状多孔陶瓷体高度的2.2~2.3倍为止，将一个同底座相对应孔洞的铁板作为盖板，并将螺旋体的铁铬铝合金丝头插入对应孔洞中，置于液压机上，加压24-25MPa，保压20-30min，取下模具，脱模，得到内含铁铬铝合金丝和混合线的坯料，置于100~110℃烘箱中烘干，取下上下两端铁板，用铁铬铝合金丝将坯料一端所有螺旋体的铁铬铝合金丝头连接在一起，并引出第一导线，另一端螺旋体的铁铬铝合金丝头也连接在一起，引出第二导线，得到坯料；
十二：制备柱状多孔陶瓷体
将坯料，置于箱式电炉中，调整炉膛内空气体积为坯料体积的1.8~2.1倍，将第一导线和第二导线引出炉外，分别连接恒流电源A的正负极上，进行焙烧，随炉冷却至室温，得到焙烧后柱状多孔陶瓷体；其中，焙烧工艺为：
以1.0~2.0℃/min的升温速率从室温升温390±5℃，保温20~40min，再以7~8℃/min，升温至1000~1200℃煅烧15~20min；箱式电炉煅烧程序运行同时，当箱式电炉温度升高至270~290℃时，开启外接恒流电源A，调整输出，使得每一路铁铬铝合金丝电流为2-16A，当箱式电炉内温度升高到390±5℃后，保温进行10~20min，停止外接恒流电源A供电，待箱式电炉升温到900~950℃时，再次开启外接恒流电源A，调整输出，使得每根铁铬铝合金丝电流为1-8A，直到电炉温度升高到1000~1200℃，开始保温时，外接恒流电源A停止供电，20~30min后电炉停止运行；
将焙烧后的多孔陶瓷体进行加工、扩端孔后，置于含双氧水的硝酸溶液中浸泡30~60s，水洗至中性，在120℃以上的热空气中吹干，得到柱状多孔陶瓷体；
十三：制备多孔陶瓷催化氧化器
按柱状多孔陶瓷体横截面形状准备耐酸抗氧化材料的管作为氧化器管道，设一端为入口端，另一端为出口端，在距离管出口端的5~10mm处，焊接一圈内沿，并在管的管壁上设置有和氧化剂分配器相对应的直径为15~18mm的内螺纹孔，将柱状多孔陶瓷体固定在管内，将氧化剂分配器中的具气孔双向密封压环插入液气同心管的内管和外管之间，并和液气同心管的内管外壁和外管内壁紧密贴合；再将空心螺钉、刃环、“O”型密封圈套装在液气同心管外管上，其中，空心螺钉凹锥面端和刃环的环刃接触，将空心螺钉和内螺纹孔螺纹连接，通过空心螺钉紧固刃环，将氧化剂分配器固定，液气同心管的内管与多孔陶瓷体的直形孔道相连通，液气同心管的外管通过具气孔双向密封压环的气孔与多孔陶瓷体的微孔相通，“O”型密封圈，使得氧化剂分配器与氧化器管道之间实现密封，在每个多孔陶瓷体的横向直形孔道远离氧化剂分配器的一端，均设置有废液管，废液管和废液槽连接，得到多孔陶瓷催化氧化器。
5.一种多用途高效空气净化装置，其特征在于，该多用途高效空气净化装置包括权利要求1~3任意一项所述的多孔陶瓷催化氧化器、催化氧化电极、捕集催化氧化网、供给再生装置、保护网、风机和气体压力传感器；
按气流方向，依次设置有多孔陶瓷催化氧化器、催化氧化电极、捕集催化氧化网和风机；供给再生装置和多孔陶瓷催化氧化器连接，保护网设置在多孔陶瓷催化氧化器的入口端，在保护网和多孔陶瓷催化氧化器之间设置有气体压力传感器；
所述的催化氧化电极，为表面具有钛铁铬铝氧化物膜的波浪形铁铬铝纤维烧结毡，所述的波浪形铁铬铝纤维烧结毡波浪峰高为5-25mm，厚度为5-10mm，所有极板所在的平面与气流方向平行，波浪的浪脊方向与气流方向垂直，电极间距2~5mm，催化氧化电极的电极板正负极交替设置，并分别并联于同一电源正负极；
所述的捕集催化氧化网，为按气流方向横向设置的表面具有锰铁铬铝氧化膜的多层铁铬铝合金网；
所述的供给再生装置，包括压力缓冲罐、压力泵、臭氧发生器、氧化罐、清洗罐、再生还原罐、恒流电源A、稳压电源B、恒流电源C和废液槽；
所述的压力缓冲罐与氧化剂分配器的内管连接，压力缓冲罐同时通过压力泵，利用转换阀分别和氧化罐、清洗罐、再生还原罐连接，所述的臭氧发生器和氧化剂分配器的外管连接；恒流电源A的正负极和多孔陶瓷催化氧化器的螺旋状铁铬铝合金丝的两端连接；稳压电源B的正负极分别与催化氧化电极的电极板正负极连接；恒流电源C的正负极分别和捕集催化氧化网的两端连接。
6.权利要求5所述的多用途高效空气净化装置的制备方法，其特征在于，按如下方式组装：
将多孔陶瓷催化氧化器中的氧化剂分配器上的内管进料口通过第一可调压开关和压力缓冲罐相连，氧化剂分配器中的外管进料口通过第二可调压开关和臭氧发生器相连；压力缓冲罐上设置压力表，压力缓冲罐和压力泵出料口连接，压力泵的入料口通过自由切换开路的转换阀分别连接氧化罐、清洗罐和还原罐，多孔陶瓷催化氧化器上氧化剂分配器连通的直形孔道另一端引出废液管，废液管通过阀门连接废液槽；
多孔陶瓷催化氧化器的第一导线和第二导线分别连接在恒流电源A正负极上；
按照柱状多孔陶瓷体的横截面选取一根管，将多块催化氧化电极，按照催化氧化电极中波浪扩散方向和管道内气流方向相同设置在管内；多块催化氧化电极相互平行对齐，相邻两个催化氧化电极板面间距为2~5mm，相邻的催化氧化电极块引出导线连接稳压电源B的相反电极；
将捕集催化氧化网中的相对两边的对称点上分别引出导线，分别连接恒流电源C正负极，将捕集催化氧化网垂直于管道气流方向，设置在距离催化氧化电极后的20~100mm处的管道出口端；
将多孔陶瓷催化氧化器的入口端和防护网连接，防护网和多孔陶瓷催化氧化器之间设置有气体压力传感器，多孔陶瓷催化氧化器的出口端和设置有催化氧化电极、捕集催化氧化网的管道入口端连接；设置有催化氧化电极、捕集催化氧化网的管道出口端和风机连接，得到多用途高效空气净化装置。
7.权利要求6所述的多用途高效空气净化装置的制备方法，其特征在于，所述的催化氧化电极的制备方法，包括如下步骤：
将铁铬铝纤维烧结毡，折压成连续波浪形，波高5-25mm，切割成块，浸泡于含1~1.5mol/L的四氯化钛的12mol/L的浓盐酸中，浸泡1~2min，再浸泡于饱和的氢氧化钙水溶液中，反应10~15min，取出，100~110℃烘干，1000~1100℃煅烧10~30min，随炉冷却至室温，在煅烧后的铁铬铝纤维烧结毡四周设置耐热绝缘支撑外框，得到催化氧化电极。
8.权利要求6所述的多用途高效空气净化装置的制备方法，其特征在于，所述的捕集催化氧化网的制备方法，包括如下步骤：
将铁铬铝合金丝网，于1~2mol/L的硫酸水溶液中浸泡8~15min，水洗至中性，再于40~60℃下，浸泡于1~2mol/L的氢氧化钠水溶液中，反应4~6min，取出，再浸泡于含0.1~0.3mol/L的高锰酸钾和0.12~0.13mol/L的氢氧化钠的混合溶液中，加热煮沸20~40min，取出，用清水清洗表面，于140~160℃下烘干，按照柱状多孔陶瓷体的形状截取，10-20块，叠并一起，加耐热绝缘框，得到捕集催化氧化网，备用。
9.权利要求5所述的多用途高效空气净化装置的使用和再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
将多用途高效空气净化装置按气流进出方向连接在待净化气体的管道中，供给再生装置的各阀门关闭，氧化罐中加入pH值为3.5~5的体积浓度为10~30%的双氧水，开启风机，待净化气体气流稳定后，调整压力泵和各个调压开关、阀门，使得压力缓冲罐内压力、臭氧发生器输出压力和设置有气体压力传感器的管道内压力平衡，通过调整转换阀，使得氧化罐和压力泵连通，依次开启第一可调压开关和第二可调压开关，逐渐增加压力缓冲罐和臭氧发生器输出压，使得氧化剂进入多孔陶瓷体内，开启恒流电源A，调整输出，使得每根螺旋状的铁铬铝合金丝电流为0-16A，开启稳压电源B，调整电压为2~60V，开启恒流电源C，调整电流为0~10A，进行气体净化；
抽取净化前后的气体，测定污染物浓度情况；当净化效果下降时，进行再生，再生方法为：停止运行，清洗罐中加入去离子水，在还原罐中加入含0.2wt%~0.5wt%盐酸羟胺的0.5~0.7mol/L盐酸水溶液，转换阀切换至压力泵和清洗罐连通，打开废液管上的阀门，启动压力泵，当多孔陶瓷催化氧化器的废液管中流出液为pH＞5.5时，启动恒流电源A，平均每条螺旋状的铁铬铝合金丝电流为0.1-16A，加热5~10min，停止加热，停泵，转换阀切换至压力泵和还原罐连通，启动压力泵，当多孔陶瓷催化氧化器的废液管中流出液为pH<2时，停泵浸泡60~90min，再次启动压力泵，运行20~30min，再次将转换阀切换到清洗罐，使得废液管中流出液pH值>4，检查无氯离子，停泵，完成再生，可再次投入使用。
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