CN114272742A - 一种除醛自由基喷剂的制备方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种除醛自由基喷剂的制备方法及装置，包括：浓度为0.05mL/L‑0.2mL/L的自由基促进剂溶液注入喷壶；臭氧发生器以0.2L/min‑1L/min的流速制备臭氧；3)喷壶连接至2分PVDF气液混合器一端，臭氧发生器连接至2分PVDF气液混合器的气体接口；气液混合器的出口端连接喷涂器；机器启动制成自由基喷剂。本发明具有实时制备，反应迅速，可增大自由基与醛类的接触面积、使有机污染气体被充分氧化降解，清除死角的污染物同时消毒杀菌，可根据污染气体浓度调节自由基浓度、避免多余臭氧产生，不需要加入金属或者复杂的固体粉末催化剂，不使用固体吸附剂，避免产生固废，制备方法简单环保等特点。

Description

一种除醛自由基喷剂的制备方法及装置

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，特别是一种除醛自由基喷剂的制备方法及装置。

背景技术

目前市售各种除醛药剂,根据作用原理不同可分为物理除醛剂、化学除醛剂和生物除醛剂。物理除醛剂最常用的是活性炭，活性炭在使用初期吸附效果很高,但随着时间延长,吸附能力明显减弱,甚至存在脱附的问题，受温度、湿度、灰尘的影响比较大，失活的活性炭变成危废，一般只能使用于甲醛轻微超标的住宅。化学除醛主要采用光催化分解和易与甲醛发生反应的化合物进行除醛，但光催化分解受光照强度影响很大或需掺杂金属盐才能获得很好的除醛效果，应用于室内空气治理难以达到理想效果；还有含硫类化合物除醛效果虽佳，但其本身气味过大，较难应用到室内除醛中。一些生物除醛剂需要特定的温度和PH值才能发挥良好的除醛性能。

而目前市场上，单纯活性炭物理吸附达到的除醛率在29％～76％；改性后的活性炭除醛率也仅在49％～91％；光触媒类清除剂在紫外灯照射的情况下除醛率在74％～94％，负离子类除醛产品的甲醛去除率只有3％～25；净化液类除醛产品的除醛率在31％～85％。

此外，室内空气污染物质不仅仅是甲醛，醛类物质还包括除了甲醛之外的酚类、苯类、氨类、硫醇类等有害气体，以上产品可能可以有效降解甲醛，但是不能够净化其它污染气体。因此，寻求一种能适用于除室内甲醛等有机污染气体，且节能环保的产品成为亟待解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在部分除醛产品对室内甲醛以外的其他有机污染气体除味效果差，容易产生其他污染气体或固废、污染环境，且受其他限制因素影响大等技术问题，本发明提供一种除醛自由基喷剂的制备方法及装置，适用于室内甲醛、苯类、酚类等有机污染气体，且节能环保，制备简单，除味效果高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种除醛自由基喷剂的制备方法，包括以下步骤：

1)浓度为0.05mL/L-0.2mL/L的自由基促进剂溶液注入喷壶中；

2)臭氧发生器以0.2L/min-1L/min的流速制备臭氧；

3)装有所述自由基促进剂溶液的喷壶连接至2分PVDF气液混合器的一端，所述臭氧发生器连接至所述2分PVDF气液混合器的气体接口；

所述气液混合器将O₃-H₂O₂-H₂O制成含有自由基的强氧化性微纳米泡溶液；

4)所述气液混合器的出口端连接喷涂器；先开启所述2分PVDF气液混合器和所述喷涂器，再开启所述臭氧发生器，PH≤8条件下制成自由基喷剂。

作为本发明的进一步改进：所述自由基促进剂溶液为过氧化氢溶液。

作为本发明的进一步改进：所述自由基促进剂溶液采用30％的过氧化氢溶液和去离子水以1:20稀释调配。

作为本发明的进一步改进：注入喷壶中的所述自由基促进剂溶液中H₂O₂的含量为0.1-0.2mL。

作为本发明的进一步改进：所述臭氧发生器制备流速为0.5L/min的臭氧。

作为本发明的进一步改进：所述自由基促进剂溶液中的H₂O₂含量与所述臭氧含量的比例为1：2。

还提供一种除醛自由基喷剂的制备装置，包括手柄、臭氧发生器、喷壶、喷涂器和气液混合器，所述手柄套设于所述气液混合器的外部，所述手柄的下端连接有电源，所述气液混合器一端的内部设有第一喷嘴，且与所述喷壶连接；所述臭氧发生器连接所述气液混合器的气体接口，所述气液混合器出口端的设有扩散管，所述扩散管与所述喷涂器连接，所述喷涂器的出口端设有枪针，所述枪针的一端连接有第二喷嘴，所述喷涂器上安装有扳机。

作为本发明的进一步改进：所述气液混合器的内部设有混合区，所述混合区与所述扩散管连接。

作为本发明的进一步改进：所述扩散管的内径沿所述喷涂器喷口方向增大。

作为本发明的进一步改进：所述喷涂器为自动喷涂枪或高压喷涂器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的除醛自由基喷剂采用0.05-0.2mL/L浓度的H₂O₂溶液与流速为0.5-1L/min的臭氧配置，具备强氧化性，可用于连续氧化降解室内空气的污染有机气体，可高效降解包括甲醛以外的酚类、苯类、胺类及硫醇类污染气体；通过气液混合器和喷涂器联合制成含有O₃-H₂O₂-H₂O的自由基高压喷剂(喷雾)，反应高效，活性高，单个分子10^-6s内反应，可以实现实时制备。

本发明的自由基喷剂通过喷涂器喷出，高压喷雾的扩散性增大了氧化性物质与醛类的接触面积，有利于有机污染气体被充分氧化降解，不仅清除死角的污染物，还具有消毒杀菌的功效；还可根据污染气体浓度而调节喷雾大小或自由基浓度，充分利用臭氧技术，避免臭氧尾气的产生。

本发明的除醛自由基喷剂受其他限制因素影响小，不需要加入金属或复杂的固体粉末催化剂；也不使用固体吸附剂，避免了固废的产生；也不采用有副产物产生的植物提取液；采用空气、水、H₂O₂、电能作为原料，制备方法简单，节能环保。

附图说明

图1为实施例二的制备装置结构示意图。

图2为实施例二的气液混合器结构示意图。

附图标记：1：喷壶连接口；2：臭氧连接管；3：第一喷嘴；4：混合区；5：扩散管；6：风帽；7：第二喷嘴；8：枪针；9：扳机；10：喷壶；11：臭氧接口；12：气液混合器；13：电源线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

为了解决现有技术中的目前市面上部分除醛产品效果不佳，对甲醛以外的有害污染气体没有起到除味作用，及使用过程中容易产生其他污染气体或固废，且除醛产品的效用受其他因素影响大等技术问题，本实施例公开了一种除醛自由基喷剂的制备方法，包括以下步骤：

1)浓度为0.05mL/L-0.2mL/L的自由基促进剂溶液注入喷壶中；

2)臭氧发生器以0.2L/min-1L/min的流速制备臭氧；

3)装有所述自由基促进剂溶液的喷壶连接至2分PVDF气液混合器的一端，所述臭氧发生器连接至所述2分PVDF气液混合器的气体接口；

所述气液混合器将O₃-H₂O₂-H₂O制成含有自由基的强氧化性微纳米泡溶液，增大臭氧在自由基溶液中的溶解度；

4)所述气液混合器的出口端连接喷涂器；先开启所述2分PVDF气液混合器和所述喷涂器，再开启所述臭氧发生器，PH≤8条件下5分钟内使含有自由基的强氧化性微纳米泡溶液制成自由基喷剂(喷雾)，用于降解空气中的污染气体。

该除醛自由基喷剂可用于连续氧化降解室内空气的污染有机气体，经过所述气液混合器和所述喷涂器的联合作用，使臭氧利用率大于90％以上，剩下10％以下的臭氧散逸到空气继续降解有害物质。

本实施例中除醛的自由基(羟基)喷剂的氧化性强，氧化电位为2.8v，仅次于氟的氧化性。本实施例中自由基的原生物质选用臭氧。

优选的，所述自由基促进剂溶液为过氧化氢溶液。

优选的，所述自由基促进剂溶液采用30％的过氧化氢溶液和去离子水以1:20稀释调配，调配后的自由基促进剂溶液密度约为1.01mg/L。

优选的，注入喷壶中的所述自由基促进剂溶液中H₂O₂的含量为0.1-0.2mL。

优选的，所述臭氧发生器制备流速为0.5L/min的臭氧。

更优选的，所述自由基促进剂溶液中的H₂O₂含量与所述臭氧含量的比例为1：2。

本实施例自由基喷剂的形成机理为：

(K＝2.8×10⁶M^-1S^-1)

(K＝1.6×10⁹M^-1S^-1)

在pH≤8时发生如下反应

(K＝5×10¹⁰M^-1S^-1)

HO₃·→·OH+O₂

由于过氧化氢电离产生的过氧氢根引发了臭氧的转化，产生的羟基自由基，转化的速率常数比较大。臭氧的投加量可以通过进气流量、气流中臭氧浓度及反应时间计算出。即过氧化氢投加量为臭氧投加量的一半。

还有过氧化氢是臭氧氧化有机物过程中常见的中间产物。过氧化氢可以促进臭氧分解形成轻基自由基，

根据臭氧与的反应式2O₃+H₂O₂→2·OH+3O₂；以及臭氧的投加量，H₂O₂的饱和投加量是0.1mL左右。1mL双氧水已大大过量,O₃(g)→O_l(l)为控制步骤,因此可以认为是羟基自由基氧化。

在有机废气降解过程中，所观察到的过氧化氢浓度只是过氧化氢生成反应与被用于有机物分解的消耗反应的综合结果，难以评价此事过氧化氢生成速率与甲醛降解速率之间的关系。因此，将纯水中的过氧化氢生成初速度进行线性回归，可得以下方程：

y＝169.48*x²+0.3035*R²＝0.9616式中，y为有机污染物降解速度(mol·m-³·min-1)，x为水中过氧化氢生成速度(mol·m-³·min-1)。

显然，有机污染物降解速率与过氧化氢生成速率之间成正比关系，表明有机污染物被降解活性在很大程度上取决于反应过程生成过氧化氢能力。

本实施例采用该自由基喷剂氧化降解室内的污染气体，有害污染物分别为浓度20mg/m³的“三苯”(苯、甲苯、二甲苯)、苯酚和甲醛。在25min的氧化时间内，各污染物的降解率如表1所示，在相同条件下，自由基喷剂的氧化能力更强，对“三苯”、苯酚和甲醛的降解更彻底。

表1

实施例二

如图1-图2所示，本实施例公开一种除醛自由基喷剂的制备装置，包括手柄、臭氧发生器、喷壶10、喷涂器和气液混合器12，所述手柄套设于所述气液混合器12的外部，所述手柄的下端连接有电源13，所述气液混合器12喷壶连接口1的内部设有第一喷嘴3，且与所述喷壶10连接；所述臭氧发生器连接所述气液混合器12的气体接口11，所述气体接口11处设有臭氧连接管2，用于防止臭氧泄漏。

所述气液混合器12出口端的设有扩散管5，所述扩散管5与所述喷涂器连接，所述喷涂器的出口端设有枪针8，所述枪针8的一端连接有第二喷嘴7，所述喷涂器上安装有扳机9。

其中，所述第二喷嘴7的大小可根据实际需要进行调节，所述第二喷嘴7外部安装有风帽6。

所述臭氧发生器为15g/h水冷式氧气源臭氧发生器，工作时调的时速为0.5-1L/min。

所述气液混合器12为2分PVDF材质耐腐蚀性气液混合器12。

具体地，所述气液混合器12的内部设有混合区4，所述混合区4与所述扩散管5连接。

具体地，所述扩散管5的内径沿所述喷涂器喷口方向增大。

具体地，所述喷涂器为自动喷涂枪或高压喷涂器。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本发明的具体实施例，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)浓度为0.05mL/L-0.2mL/L的自由基促进剂溶液注入喷壶中；

2)臭氧发生器以0.2L/min-1L/min的流速制备臭氧；

3)装有所述自由基促进剂溶液的喷壶连接至2分PVDF气液混合器的一端，所述臭氧发生器连接至所述2分PVDF气液混合器的气体接口；

4)所述气液混合器的出口端连接喷涂器；先开启所述2分PVDF气液混合器和所述喷涂器，再开启所述臭氧发生器，PH≤8条件下制成自由基喷剂。

2.根据权利要求1所述的一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，所述自由基促进剂溶液为过氧化氢溶液。

3.根据权利要求1或2所述的一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，所述自由基促进剂溶液采用30％的过氧化氢溶液和去离子水以1:20稀释调配。

4.根据权利要求3所述的一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，注入喷壶中的所述自由基促进剂溶液中H₂O₂的含量为0.1-0.2mL。

5.根据权利要求4所述的一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，所述臭氧发生器制备流速为0.5L/min的臭氧。

6.根据权利要求4或5所述的一种除醛自由基喷剂的制备方法，其特征在于，所述自由基促进剂溶液中的H₂O₂含量与所述臭氧含量的比例为1：2。

7.一种除醛自由基喷剂的制备装置，其特征在于，包括手柄、臭氧发生器、喷壶、喷涂器和气液混合器，所述手柄套设于所述气液混合器的外部，所述手柄的下端连接有电源，所述气液混合器一端的内部设有第一喷嘴，且与所述喷壶连接；所述臭氧发生器连接所述气液混合器的气体接口，所述气液混合器出口端的设有扩散管，所述扩散管与所述喷涂器连接，所述喷涂器的出口端设有枪针，所述枪针的一端连接有第二喷嘴，所述喷涂器上安装有扳机。

8.根据权利要求7所述的一种除醛自由基喷剂的制备装置，其特征在于，所述气液混合器的内部设有混合区，所述混合区与所述扩散管连接。

9.根据权利要求7或8所述的一种除醛自由基喷剂的制备装置，其特征在于，所述扩散管的内径沿所述喷涂器喷口方向增大。

10.根据权利要求9所述的一种除醛自由基喷剂的制备装置，其特征在于，所述喷涂器为自动喷涂枪或高压喷涂器。

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