CN113384997A - 一种长效去除空气中甲醛等有害气体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长效去除空气中甲醛等有害气体的装置，该装置由干燥和吸脱附两个相连的组件组合而成，其中干燥组件为附有电加热器并装载有粒状干燥剂的干燥室，吸脱附组件为装载有海泡石吸附剂颗粒料并附有电加热装置的脱吸附室。使用时，被吸气风机吸入的含有甲醛等有害气体的空气首先被干燥，然后从吸附剂颗粒料间穿过即得到纯净的空气，间歇电加热再生干燥剂和吸附剂并将脱附出来的甲醛排出室外。该装置的使用克服了海泡石吸附剂甲醛吸附效果受干扰、吸附饱和后失效和甲醛二次污染三大问题，可相对经济地持久去除空气中的甲醛及其它挥发性有机化合物。

Description

一种长效去除空气中甲醛等有害气体的装置

技术领域

本发明属于环境保护与非金属矿利用领域，特别涉及一种长效去除空气中甲醛等有害气体的装置。

背景技术

甲醛是一种有强烈刺激性气味的有毒气体，即使其在空气中的含量较低，长期接触也会严重危害人体健康。装修装饰材料与家具中含有大量的胶粘剂，后者在10~15年内会逐渐向周围环境释放甲醛，对封闭环境造成不同程度的长期污染。空气中甲醛的去除一直是研究的热点，相应的甲醛去除方法很多，归纳起来主要有通风换气法、生物净化法、吸附法和催化法等。这些方法各有利弊，其中常温催化氧化法具有降解效率高、无污染、能耗低、选择性好和操作简单等特点，是净化空气中甲醛最有前景的方法之一，但目前尚存在催化剂成本高，有效期短等突出问题，尚不能达到经济实用的效果。迄今为止，鲜有性价比良好的室内甲醛去除技术。

物理吸附法是相对简便的空气中甲醛去除方法，但存在选择性差、易饱和和易脱附的局限。活性炭是最常用的居室甲醛吸附剂，其吸附效果良好，但一旦吸附达到饱和则失去了再吸附能力，而对其进行活化再生时脱出来的甲醛会形成二次污染，在氧化环境下的高温活化则会导致活性炭氧化损失和吸附能力下降。海泡石作为一种结构孔隙发育的天然粘土矿物，对包括甲醛在内的挥发性有机化合物（VOC)具有良好的吸附性能。将矿石中的海泡石经过选矿工艺提纯或提纯后进一步改性得到提纯海泡石或改性海泡石，以后二者为主要组成制备的吸附剂称为海泡石吸附剂。通常情况下，含有甲醛的空气中同时含有比甲醛更多的水蒸汽，后者与甲醛发生竞争吸附，会严重影响海泡石对甲醛的吸附性能；另一方面，海泡石吸附甲醛达到饱和后不再具有吸附能力，需要及时脱附再生，还要避免脱附出来的甲醛再次污染空气。利用提纯和/或改性海泡石制作甲醛吸附剂的技术比较多，但鲜有同时解决该种吸附剂因竞争吸附导致吸附效果不佳、吸附剂再生和脱附甲醛二次污染三大问题的技术方法。申请人研究发现，海泡石对干燥空气中甲醛的吸附能力远高于潮湿空气，且达到吸附饱和的海泡石经不超过400 ℃的热处理后能恢复吸附性能。基于这一科学发现，本专利发明一种用海泡石去除空气中甲醛等有害气体的装置和方法，可同时解决上述三大问题，长期稳定地去除空气中的甲醛等有害气体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高甲醛吸附效果、再生吸附剂和消除脱附甲醛，从而可长期稳定地去除空气中甲醛等有害气体的装置。

本发明采用的技术方案：一种长效去除空气中甲醛的装置，由干燥、吸脱附两个组件组合而成，所述干燥组件通过干燥室进气阀门连接吸气风机和装有粒状无机干燥剂的干燥室构成，干燥室附有对干燥剂间接加热的电加热器、温度传感器和湿度传感器；所述吸脱附组件包括内装海泡石吸附剂颗粒料的吸脱附室和给海泡石吸附剂颗粒料间接加热的电加热器和温度传感器，吸脱附室一端通过进气阀门与干燥室相连，另一端连接三通阀门，三通阀门出口A直接将气体排向空气，出口B连接排气管，后者将气体导离装置所在空间，所述的各个阀门均为只能单向开启的逆止阀。

进一步地，改进上述长效去除空气中甲醛的装置，方法是：增设一浸泡在冷却液中的金属导气管，导气管一端与吸脱附室的出口相连，另一端出口处安装有甲醛探头，并与已有的三通阀门连接；增设可编程逻辑控制器，后者与吸气风机、干燥室电加热器、干燥室温度传感器、湿度传感器、吸脱附室电加热器、吸脱附室温度传感器、甲醛探头及三通阀门相连接。

进一步优选，通过用吸气风机吸入调节过温度的空气或被去除粉尘的清洁空气分别与空调或空气净化装置联用。

进一步优选，所述的海泡石吸附剂颗粒料由提纯海泡石或改性海泡石的任一种或多种的粉末与适量的亲水粘结剂混合均匀，然后和水成球，最后在100~400 ℃烘干得到，所述的提纯海泡石指由海泡石含量较低的矿石经选矿提纯得到的高海泡石含量的粉末，所述的改性海泡石指为提高吸附能力而对提纯海泡石进行一定的物理与化学处理后干燥得到的粉末。

进一步优选，装置开启前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门的出口导向A，开启电源后装置按如下顺序的步骤手动运行：

步骤（1）开启吸气风机；

步骤（2）当风机开启时间达到T1或湿度传感器检测到的相对湿度增大到20 %时关闭吸气风机，并将三通阀门的出口转向B，开启干燥室电加热器，所述的T1通过仪器出厂前的调试测得，为干燥的含甲醛空气持续流过未吸附过甲醛的海泡石吸附剂颗粒料，从三通阀门的出口A排出时，排出的空气的甲醛含量升高到环境允许的最高值花费的最少时间；

步骤（3）当干燥室温度升高到110~200 ℃且湿度传感器检测到的相对湿度降低到2~5 %时，关闭干燥室电加热器，开启吸脱附室电加热器；

步骤（4）当吸脱附室温度传感器检测到的温度达到110~400 ℃时开始计时，经时间T2后关闭吸脱附室电加热器，将三通阀门出口转向A，然后转入步骤（1）反复循环；T2通过仪器出厂前的调试测得，为在110~400 ℃保温加热吸脱附室内吸附甲醛达到饱和的海泡石吸附剂颗粒料，使三通阀门B口排出空气的甲醛含量降低至环境允许的最高值消耗的最长时间。

所述的改进装置在开启前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门的出口导向A，接通电源后，可编程逻辑控制器最先开启，并由预先编制的程序控制装置按如下顺序的步骤自动运行：

步骤（1）开启甲醛探头；

步骤（2）开启吸气风机；

步骤（3）当干燥室相对湿度增大到20 %或甲醛探头检测到的甲醛含量增长到环境允许的最高值C时关闭吸气风机，并将三通阀门的出口转向B，开启干燥室电加热器；

步骤（4）当干燥室温度升高到110~200 ℃且相对湿度降低至2~5 %时，关闭干燥室电加热器，开启吸脱附室电加热器；

步骤（5）使吸脱附室温度传感器检测到的温度保持在110~400 ℃，当甲醛探头检测到的甲醛含量降低至C值时，三通阀门的出口转向A，然后转入步骤（2）反复循环。

优选的是，在保证三通阀门出口A有气体排出的前提下，将开启的吸气风机的风量调到最小。

所述的装置同时去除空气中包括甲醛的各种挥发性有机化合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果：采用吸气风机将吸入的空气通过干燥室时被首先干燥，然后穿过吸附剂颗粒料后排出即得到纯净的空气。通过间接电加热再生干燥剂和吸附剂并将脱附出来的甲醛排出室外，长效去除空气中的甲醛。本发明克服了海泡石吸附剂甲醛吸附效果受干扰、吸附饱和后失效和甲醛二次污染三大问题，可相对经济长效地去除空气中的甲醛及其它挥发性有机化合物。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为手动长效去除空气中甲醛气体的装置示意图；

图2为改进的自动长效去除空气中甲醛气体的装置示意图；

图中，1吸气风机、2干燥室进气阀门、3干燥室、4电加热器、5干燥室温度传感器、6湿度传感器、7吸脱附室进气阀门、8吸脱附室、9吸脱附室电加热器、10吸脱附室温度传感器、11三通阀门、12排气管，13冷却室、14金属导气管、15甲醛探头、16可编程逻辑控制器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

准备由海泡石含量较低的矿石经选矿工序提纯得到的高海泡石含量的提纯海泡石，准备为提高吸附能力而对提纯海泡石进行一定的物理与化学处理得到的改性海泡石。制备海泡石吸附剂颗粒料：由提纯海泡石和改性海泡石的任一种或多种的粉末与适量的亲水粘结剂混合均匀，然后和水成球，最后缓慢升温至100~400 ℃烘干得到的有一定结构强度的细小球形颗粒料。

如图1所示，去除空气中甲醛气体的装置由干燥、吸脱附两个组件组合而成。其中干燥组件由吸气风机1通过进气阀门2连接装有粒状无机干燥剂的干燥室3构成，干燥室附有对干燥剂间接加热的电加热器4，靠近出口端装有温度传感器5和湿度传感器6，并通过吸脱附室进气阀门7与吸脱附室相连。吸脱附组件包括内装海泡石吸附剂颗粒料的吸脱附室8和给吸脱附室间接加热的电加热器9。吸脱附室内安装有温度传感器10，出口端安装有三通阀门11，三通阀门11的出口A直接将气体排向空气，出口B连接排气管12将气体排离装置所在空间。装置的所有阀门均为只能单向开启的逆止阀。

装置在出厂前进行如下调试。

1、干燥空气通过装有新鲜海泡石吸附剂颗粒料的吸脱附室8，干燥空气含有的甲醛取常见污染环境含量上限，检测从吸脱附室排出的空气的甲醛含量，从空气通入吸脱附室开始计时，以甲醛含量上升到环境允许的上限值C为计时终点，计算海泡石吸附剂吸附甲醛达到饱和需要的时间，取多次实验的最小值为T1。

2、上述单次实验完成后打开三通阀门11并将出口导向B，开启电加热器9，当吸脱附室温度传感器10检测到的温度达到110~400 ℃时开始计时，检测从排气管12排出的气体的甲醛含量，以甲醛含量降低至C值为计时终点，计算得出吸附剂加热再生所需的时间，取多次实验的最大值为T2。

上述装置在使用前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门的出口导向A。开启电源后装置按如下顺序的步骤手动运行：

步骤（1） 开启吸气风机1。

在保证三通阀门11的出口A有气体流出的前提下尽量调低风机风量。

步骤（2） 当风机1开启时间达到T1或湿度传感器6检测到的相对湿度增大到20 %时关闭吸气风机1，并将三通阀门11的出口转向B，开启干燥室电加热器4。

步骤（3） 当温度传感器5检测到干燥室3的温度升高到110~200 ℃且湿度传感器6检测到的相对湿度降低至2~5 %时，关闭干燥室3的电加热器4，开启吸脱附室电加热器9。

步骤（4） 当吸脱附室温度传感器10检测到的温度达到110~400 ℃时开始计时，经时间T2后关闭吸脱附室电加热器9，将三通阀门出口转向A。 转入步骤（1）反复循环。

实施例2

海泡石吸附剂颗粒料的制备方法同实施例1。对实施例1所述的装置进行如图2所示的改造：吸脱附室的出口端与金属导气管14一端相连，金属导气管14浸泡在冷却室13的冷却液中，另一端出口处安装有甲醛探头15，并与已有的三通阀门11连接；增设可编程逻辑控制器（PLC）16，后者与吸气风机1、干燥室电加热器4、干燥室温度传感器5、湿度传感器6、吸脱附室电加热器9、吸脱附室温度传感器10、甲醛探头15及三通阀门11相连接。

装置开启前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门11的出口导向A。预先编制好PLC16的程序，使PLC16在装置接通电源后最先开启并控制装置按如下顺序的步骤自动运行：

步骤（1） 开启甲醛探头15。

步骤（2） 开启吸气风机1，在保证三通阀门11出口A有气体流出的前提下尽量调低风机风量。

步骤（3） 当湿度传感器6检测到的相对湿度增大到20 %或甲醛探头15检测到的甲醛含量增长到环境的最高值C时关闭吸气风机1，并将三通阀门11的出口转向B，开启干燥室电加热器4。

步骤（4） 当干燥室3的温度传感器5检测到的温度升高到110~200 ℃且湿度传感器6检测到的相对湿度降低到2~5 %时，关闭干燥室电加热器4，开启吸脱附室电加热器9。

步骤（5） 使吸脱附室温度传感器10检测到的温度保持在110~400 ℃，当甲醛探头15检测到的甲醛含量降低至C值时，三通阀门11的出口转向A。

转入步骤（2）反复循环。

Claims (8)

1.一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，该装置由干燥、吸脱附两个组件组合而成，所述干燥组件通过干燥室进气阀门连接吸气风机和装有粒状无机干燥剂的干燥室构成，干燥室附有对干燥剂间接加热的电加热器、温度传感器和湿度传感器；所述吸脱附组件包括内装海泡石吸附剂颗粒料的吸脱附室和给海泡石吸附剂颗粒料间接加热的电加热器和温度传感器，吸脱附室一端通过进气阀门与干燥室相连，另一端连接三通阀门，三通阀门出口A直接将气体排向空气，出口B连接排气管，后者将气体导离装置所在空间，所述的各个阀门均为只能单向开启的逆止阀。

2.如权利要求1所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，增设一浸泡在冷却液中的金属导气管，导气管一端与吸脱附室的出口相连，另一端出口处安装有甲醛探头，并与已有的三通阀门连接；增设可编程逻辑控制器，后者与吸气风机、干燥室电加热器、干燥室温度传感器、湿度传感器、吸脱附室电加热器、吸脱附室温度传感器、甲醛探头及三通阀门相连接。

3.如权利要求1或2所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，通过用吸气风机吸入调节过温度的空气或被去除粉尘的清洁空气分别与空调或空气净化装置联用。

4.如权利要求1或2所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，所述的海泡石吸附剂颗粒料由提纯海泡石或改性海泡石的任一种或多种的粉末与适量的亲水粘结剂混合均匀，然后和水成球，最后在100~400 ℃烘干得到，所述的提纯海泡石指由海泡石含量较低的矿石经选矿提纯得到的高海泡石含量的粉末，所述的改性海泡石指为提高吸附能力而对提纯海泡石进行一定的物理与化学处理后干燥得到的粉末。

5.如权利要求1所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，装置开启前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门的出口导向A，开启电源后装置按如下顺序的步骤手动运行：

步骤（1）开启吸气风机；

步骤（2）当风机开启时间达到T1或湿度传感器检测到的相对湿度增大到20 %时关闭吸气风机，并将三通阀门的出口转向B，开启干燥室电加热器，所述的T1通过仪器出厂前的调试测得，为干燥的含甲醛空气持续流过未吸附过甲醛的海泡石吸附剂颗粒料，从三通阀门的出口A排出时，排出的空气的甲醛含量升高到环境允许的最高值花费的最少时间；

步骤（3）当干燥室温度升高到110~200 ℃且湿度传感器检测到的相对湿度降低到2~5%时，关闭干燥室电加热器，开启吸脱附室电加热器；

步骤（4）当吸脱附室温度传感器检测到的温度达到110~400 ℃时开始计时，经时间T2后关闭吸脱附室电加热器，将三通阀门出口转向A，然后转入步骤（1）反复循环；T2通过仪器出厂前的调试测得，为在110~400 ℃保温加热吸脱附室内吸附甲醛达到饱和的海泡石吸附剂颗粒料，使三通阀门B口排出空气的甲醛含量降低至环境允许的最高值消耗的最长时间。

6.如权利要求2所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，装置开启前，各阀门预置为开启状态，其中三通阀门的出口导向A，接通电源后，可编程逻辑控制器最先开启，并由预先编制的程序控制装置按如下顺序的步骤自动运行：

步骤（1）开启甲醛探头；

步骤（2）开启吸气风机；

步骤（3）当干燥室相对湿度增大到20 %或甲醛探头检测到的甲醛含量增长到环境允许的最高值C时关闭吸气风机，并将三通阀门的出口转向B，开启干燥室电加热器；

步骤（4）当干燥室温度升高到110~200 ℃且相对湿度降低至2~5 %时，关闭干燥室电加热器，开启吸脱附室电加热器；

步骤（5）使吸脱附室温度传感器检测到的温度保持在110~400 ℃，当甲醛探头检测到的甲醛含量降低至C值时，三通阀门的出口转向A，然后转入步骤（2）反复循环。

7.如权利要求5或6所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，在保证三通阀门出口A有气体排出的前提下，将开启的吸气风机的风量调到最小。

8.如权利要求1至4中任意一项所述的一种长效去除空气中甲醛的装置，其特征是，所述的装置同时去除空气中包括甲醛的各种挥发性有机化合物。

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