CN1596879A - 一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法 - Google Patents

一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法 Download PDF

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唐建军
李荣先
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Abstract

本发明提供一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法，该方法采用复合波长的紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源对空气进行净化，所述紫外线灯的特征波长至少包含在100－199nm和200－400nm波长范围的波长。该方法融紫外杀菌、臭氧氧化及纳米光催化氧化等技术于一体，三者的协同作用，强化了纳米光催化净化空气的效率。

Description

一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法
技术领域
本发明涉及一种空气净化方法，特别是涉及纳米光催化去除室内空气中污染物的方法。
背景技术
随着大气污染的加剧和室内装潢、空调器等使用的普及，室内空气污染不容忽视，并引起人们的广泛关注。室内空气净化的方法目前国内外主要采用单纯机械过滤式、静电式、化学(或物理)吸附式、负离子式及光催化式等。前两种形式的净化方法已经逐渐被淘汰；采用吸附或负离子技术的净化方法尽管目前在我国尚在应用，但也存在太多的不足而难以达到有效净化室内空气的目的，如吸附式主要是将污染物的转移，存在吸附材料的饱和问题，负离子式一般认为只有消除烟尘的物理作用，对细菌病毒及化学污染物则无能为力。
一致认为纳米光催化是一种非常便利的空气净化技术，目前纳米光催化去除室内空气中污染物的方法通常是在气流通道前部首先用除尘装置去除空气中的灰尘，再用活性碳去除空气中的异味，然后采254nm或365nm固定波长的紫外灯作为纳米光催化剂激发光源，将空气中有害化学污染物及细菌病毒等通过光催化氧化而彻底去除。但其作为一种单元操作过程，还是有其局限性，如净化效率比较低，实际应用时去除污染物能力有限等。中国专利CN2333944Y中提供的技术方案提高空气净化效率，但是需要采用臭氧杀菌设备和纳米光催化设备结合，由此又添加臭氧杀菌装置，无疑增加了净化空气的复杂度和成本。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法。该方法采用复合波长的紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源对空气进行净化，所述紫外线灯的特征波长至少包含在100-199nm和200-400nm波长范围的波长。
本发明的主要特点在于：采用复合波长的紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源，特征波长范围在100-400nm。利用波长范围在100-199nm的真空紫外线(其中优选185nm)激发空气中的氧气产生在线低浓度臭氧；利用波长范围在200-299nm或300-400nm(其中优选254nm、365nm)的紫外线直接杀菌消毒，并激发纳米光催化剂产生光催化作用，融紫外杀菌、臭氧氧化及纳米光催化氧化等技术于一体，三者的协同作用，强化了纳米光催化净化空气的效率，可快速去除室内空气中的细菌病毒及低浓度的化学污染物等，而且具有将低浓度化学污染物彻底无机化的能力。
采用复合波长的紫外灯作为激发光源净化室内空气的方法基本原理是：
1、含污染物空气进入净化区，首先暴露在高强紫外线下，污染物分子被活化，并由于复合波长的作用，产生大量的活性臭氧分子、活性负离子、光电子及羟基自由基等；
2、活性臭氧分子及200-400nm波长的紫外线直接杀菌消毒及分解化学污染物；
3、200-400nm波长的紫外线激发纳米光催化剂产生羟基自由基等强氧化性的活性物质，氧化分解化学污染物及细菌病毒的组成成分成CO2、H2O等无机小分子的无害气体；
4、波长100-200nm紫外线激发空气中的氧气产生的在线臭氧分子，被活化的臭氧分子作为良好的电子受体参与光催化反应，实现臭氧氧化与纳米光催化的有效耦合，大大强化纳米光催化效率；
5、波长100-200nm紫外线激发空气中的氧气产生的在线臭氧分子在200-400nm紫外线，及纳米光催化剂的作用下，分解并产生强氧化性的活性物质，本身用后即逝，转化为氧气。
为提高净化效率，本发明的方法可优选在用复合波长的紫外灯作为激发光源对空气进行纳米光催化净化之前，用过滤或静电或两者结合的方式对空气进行除尘处理。
本发明采用了复合波长紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源大大强化纳米光催化去除污染物的效率，在不添加专门产生臭氧装置的情况下，非常方便实现光催化与臭氧氧化的有效耦合，广谱性杀灭细菌病毒并无机化低浓度的化学污染物。并由于采用光谱的方法产生适量臭氧，不存在氮氧化物等衍生物的二次污染，而且产生的臭氧量可线性控制。按照本发明的方法，在采用复合波长的紫外线灯进行纳米光催化净化后，还可以采用吸附或催化分解或两者结合的方式对净化后的空气进行除臭氧处理，以去除尚未分解的臭氧。
附图说明
图1为本方法实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。参见图1。
首先对要进入净化区的空气作除尘处理，减小或避免微尘对纳米光催化剂的污染。其中除尘可以采用过滤和静电两者结合的方式进行。
除尘后的空气作杀菌消毒及净化处理。其中的纳米光催化剂载体可以选择三维立体式网络骨架结构的泡沫材料，或具有优良吸附性能的活性碳纤维；纳米光催化剂激发光源可选同时具有185nm及254nm两种特征波长或同时具有185nm、254nm和365nm三种特征波长的紫外线灯。
最后对空气进行除臭氧除味处理。选用颗粒活性碳滤网，主要是为了吸附尚未分解的臭氧。
采用本发明所述的方法与单波长纳米光催化去除室内空气污染物的效果对比见下表：
 特征波长   检测项目     开机时间/小时0                     3     去除率％
 254nm   甲醛/mg.m-3     95.94     15.52     83.82
  二甲苯/mg.m-3     145.78     19.78     86.43
 185nm+254nm   甲醛/mg.m-3     97.47     6.79     93.03
  二甲苯/mg.m-3     146.48     8.65     94.10

Claims (8)

1.一种纳米光催化去除室内空气中污染物的方法，其特征在于：采用复合波长的紫外线灯作为纳米光催化剂的激发光源对空气进行净化，所述紫外线灯的特征波长至少包含在100-199nm和200-400nm波长范围的波长。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括采用吸附或催化分解或两者结合的方式对净化后的空气进行除臭氧处理。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还包括在对空气进行纳米光催化净化之前，用过滤或静电或两者结合的方式对空气进行除尘处理。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述复合波长紫外灯的特征波长包含在100-199nm波长范围的波长，并且包含在200-299nm或300-400nm波长范围的波长。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述复合波长紫外灯的特征波长包含在100-199nm、200-299nm和300-400nm波长范围的波长。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述复合波长的紫外灯的特征波长包含185nm，并且包含254nm或365nm。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述复合波长的紫外灯的特征波长包含185nm、254nm和365nm。
8.根据利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：所述纳米光催化的催化剂载体选择三维立体式网络骨架结构的泡沫材料或具有优良吸附性能的材料。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication