CN1915436A

CN1915436A - 强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法

Info

Publication number: CN1915436A
Application number: CN 200610088077
Authority: CN
Inventors: 费晓明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2007-02-21

Abstract

本发明公开了一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，包括将臭氧气体与湿空气混合成混合气体，以其将所说混合气体通过催化剂催化反应，制成含臭氧O₃、超氧离子O₂ ^－、氧自由基O和羟自由基HO的强氧化性空气消毒、去味介质，并通过持续催化过程，迅速降低臭氧浓度，消除臭氧气体对人的负面影响为主要特征。具有制备工艺合理、简便，能源消耗低，所制备的本发明功能广泛，灭菌杀毒效果好、广谱、安全、通用；可以去除房间和宠物异味；可以去除甲醛、苯等总挥发性有机化合物TVOC的特点。是一种制备兼含超氧离子O₂ ^－，氧自由基O，羟自由基HO的高效消毒、净化空气的强氧化性介质的有效方法。

Description

强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法

技术领域

本发明涉及一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，具体涉及一种用于密闭空间内空气及器物表面消毒、去除房间和宠物异味、去除甲醛、苯等总挥发性有机化合物TVOC的强氧化性介质的制备方法。属于气态消毒、去味剂技术。

背景技术

通常用于密闭空间内空气及器物的净化、消毒，主要有紫外线消毒和高温熏蒸消毒两类。前者存在着消毒不彻底，对病毒、霉菌杀灭作用差；消毒有死角，紫外光照不到或超过光源1.5m以外区域基本无效；消毒能力随时间增加衰退明显等不足；而后者存在着使用局限性大，许多器物不适合高温熏蒸，使用安全性差，能耗高等不足，特别是不适合对人和动植物生存环境的消毒杀菌。

通常用于密闭空间内去除宠物异味、装修异味、甲醛、苯、氨等总挥发性有机化合物TVOC的方式，主要通过羟自由基HO的强氧化性，即使用以紫外光为催化剂的纳米级二氧化钛制剂，喷洒附着于物体表面起作用。这种方式的缺点有：1、使用效果跟光线强弱密切相关，密闭内腔没有效果；2、随空气中尘埃的沉积而效果明显递减；3、有防霉作用，但没有杀菌消毒作用；4、不具有可控制性。

臭氧在生产、生活中通常被应用于专业消毒领域，集中应用于水的净化和消毒。臭氧在密闭空间内空气和器物净化、消毒方面的使用局限主要源于浓度偏高时的刺激性。

随着生活质量的提高，人们对身体健康和减少传染源的期盼程度越来越高，迫切需要开发一种高效、安全和通用的强氧化性空气消毒、去味介质。

研究人员发现臭氧是一种广谱、高效、快速、安全的消毒杀菌气体，其性能不稳定，可以分解成超氧离子O₂ ^-和氧自由基O，制备特定的催化剂并采用正确的使用方法可以减弱甚至消除臭氧气体对人呼吸系统的刺激；同时还发现超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO均属于强氧化性物种，能够有效分解空气中异味和甲醛、苯、氨等总挥发性有机化合物TVOC，具有高效、广谱杀菌，抑制病毒活性，净化空气、抑制病毒传播的功能。

但是，综合协同发挥臭氧O₃，超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO的灭菌杀毒、净化空气功效，尽管人们已从理论上对此有所认识，可是至今未见有此类强氧化性空气消毒、去味介质制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种同时含有臭氧O₃、超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，为社会提供高效、广谱、安全和通用的强氧化性空气消毒、去味介质，以满足现代社会人们对健康和减少疾病传染源，进一步提高生活质量的期盼。

本发明实现其目的的技术方案的构想是，提高臭氧的使用效率，降低单一使用臭氧对人的负面影响。在催化剂条存在条件下，使臭氧气体与空气中水蒸汽反应，生成含有超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO的强氧化性混合介质。利用臭氧O₃、超氧离子O₂ ^-、氧自由基O、羟自由基HO的叠加作用，强化其灭菌杀毒、净化空气的功能。反应过程如下：

M为催化剂

有鉴于上述构想，本发明实现其目的的技术方案是：

一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，包括将臭氧气体与湿空气混合成混合气体，其发明创造点在于：将所说混合气体通过催化剂催化反应，制成含臭氧O₃，超氧离子O₂ ^-，氧自由基O和羟自由基HO的强氧化性空气消毒、去味介质，并通过持续催化过程，迅速降低臭氧浓度，消除臭氧气体对人的负面影响。且密闭消毒、去味空间内臭氧浓度的峰值，控制在6～25ppm的范围内。

本申请人通过反复试验论证的结果昭示，本发明制备过程的时间，以及其灭菌杀毒、净化空气的功能，与所采用的催化剂、催化剂载体和臭氧的阀值浓度以及其温度和湿度条件有着直接的关系。这里所说的臭氧阀值浓度，是指臭氧浓度达到具有灭菌杀毒能力的浓度。

本发明经过多种催化剂诸如金属氧化物例如钛氧化物和金属盐类的反复试验筛选，优选的所用的催化剂是硝酸盐。

而所用的催化剂硝酸盐，是硝酸锰、硝酸镍与硝酸铁的复合物，或者是硝酸锰、硝酸镍与硝酸铜的复合物。试验结果表明所用的两种硝酸盐的复合物，其催化效果可以达到既能使臭氧O₃、超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO综合协同发挥其作用，又能使臭氧O₃在达到峰值浓度后及时分解，减弱甚至消除对呼吸系统的负面影响。

为了有效扩大催化剂的接触反应面积和便于工业化制备本发明工艺的实施，所用的催化剂是以活性炭或硅藻土或发泡陶瓷或分子筛为载体，且其形状是粉末状或者是圆片状或者是颗粒状。这样做，还可使所说催化剂载体，方便地置设在催化反应区的支架上。

所用的催化剂硝酸盐载体，每百克含有锰8～10克、镍6～7克、铁1～2克；或者每百克含有锰8～10克、镍6～7克、铜1～2克。这是本发明所优选的所说催化剂所含有的锰、镍、铁或铜，在每百克载体中的重量含量。当然，本发明并不排除所说金属含量，大于或小于所给出的每百克重量含量的范围。不过，含量小了，其催化反应的效果相对要差，催化反应的时间相对要长；而含量大了，则其制备成本相对要大，且在所说催化剂载体成型焙烧过程中，所产生的废气对环境的污染有可能要相对严重些。

所用催化剂硝酸盐载体的比表面积为50～250m²/g，空隙度为300～700孔/英寸²(50～110孔/cm²)，孔径直径为1～10μm。所给出的所说催化剂载体，是一种微孔多孔载体。其目的显然在于进一步提高其催化反应的功效。所说的微孔多孔催化剂载体，是将成型的活性炭、硅藻土、分子筛或发泡陶瓷，置入按所说硝酸盐配比且加入尿素的溶液中浸泡，然后经高温焙烧而制备的。

本发明根据以上所给出的制备方法，制备强氧化性空气消毒、去味介质的一种优选的方法是：

一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其创新点在于：还包括制备臭氧气体在前的空气净化处理和制备臭氧气体，且依次按照以下步骤进行：

a、空气净化处理：将空气通过空气净化器，去除空气中的杂质；

b、制备臭氧气体：将经a步骤制备的净化空气导经臭氧发生装置，制备臭氧气体；

c、增加湿度：采用抽气方式，向经b步骤制备的臭氧气体中注入湿空气，且使臭氧气体与湿空气混合；

d、催化处理：将经c步骤制取的臭氧气体与湿空气的混合气体，导经设有催化剂的催化区，使其催化反应生成超氧离子O₂ ^-，氧自由基O和羟自由基HO而制成强氧化性空气消毒、去味介质。

e、持续催化处理尾气：当密闭消毒、去味空间内臭氧浓度达到6～25ppm峰值后，臭氧发生装置停止工作，风机应持续运行，直至消毒、去味过程结束，以保证臭氧的最终催化分解。

根据以上所给出的具体步骤，设计制造的成套装置，小型的可以用于家庭，而大型的则可以用于公众场合。而所说的湿空气，可以是人造水蒸汽。在南方梅雨季节，由于空气湿度较高，可以直接采用自然湿空气。

本发明在研发过程中，经过反复试验，认识本发明制备和使用过程的时间，臭氧的阀值浓度对于各种不同微生物杀灭作用的差异；含臭氧混合空气的温度、湿度与超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，羟自由基HO的生成量及其灭菌杀毒、净化空气的作用之间的关系，且通过反复对比，给出了在本发明使用时间指导下含臭氧空气的空气湿度指标和臭氧浓度。即：

所说经c步骤制取的臭氧气体与湿空气的混合气体的湿度≥60％。在实际制备和使用过程中，可根据空气的实际湿度，调节所注入的水蒸汽量。当空气湿度高时，例如雨季，可少注入水蒸汽量或不注入水蒸汽，反之则可增加水蒸汽的注入量。至于所说含臭氧混合气体的温度，尽管其温度越高，灭菌、杀毒、净化效果越好，但这样必然会增加能耗，而且对那些不适合高温消毒的器物来说，也是不切合实际的。为此，本发明主张的是在常温下消毒的强氧化性空气消毒、去味介质，而其温度最好是25℃～35℃。因为这样的温度，最适合人和其它动植物的生存。

所说经c步骤制取的所说含臭氧混合气体的臭氧浓度，即密闭消毒、去味空间内臭氧浓度的峰值，控制在6～25ppm范围内。这是本发明根据杀灭各种不同微生物所要求的臭氧浓度所选定的。事实上臭氧浓度也并非越高越好。因为臭氧对于人和动植物同样具有刺激性。特别是对于人居环境的消毒，本发明所要的臭氧浓度，在其具有足够的灭菌杀毒净化功效的前提下，是越低越好。就是对于餐具等器物的消毒，臭氧浓度过大了，其尾气飘逸所产生的环境影响，同样是不利的。为了消除尾气臭氧对于环境的不利影响，就不得不增加尾气的处理时间。

正如大家都熟知的那样，臭氧气体在常温常压下的半衰期为30分钟。以浓度10ppm计算，臭氧正常分解到嗅觉临界值—卫生标点0.15ppm的时间为180分钟。这意味着如果按正常速度分解，则15％的工作时间用于消毒，85％的时间将用于等待臭氧降解，这不符合操作简单、使用安全的基本要求。

本发明所采用的催化剂，除了能催化臭氧分解生成超氧离子O₂ ^-，氧自由基O，与水反应生成羟自由基HO之外，还可以通过风机的持续运行反复催化尚未分解的臭氧尾气。提高臭氧尾气的降解速度，减少等待时间，提高消毒装置的工作效率，增强净化效果，有效减少臭氧的负面影响。

为此，本发明所主张的当密闭空间内臭氧浓度达到6～25ppm峰值后的风机持续运行最佳时间为25分钟。考虑到不同对象的不同消毒或空气净化、去味要求，其臭氧浓度达到峰值后风机运行即持续催化处理时间，建议在15～100分钟时间范围内。

所说经c步骤制取的混合气体流经催化区的时间为1～10秒/次。

上述技术方案得以实施后，本发明所具有的制备工艺合理、简便，能源消耗低，所制备的强氧化性空气消毒、去味介质的灭菌杀毒效果好、广谱、安全和通用等特点，是不言而喻的。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

以下对照附图1，通过具体实施方式的描述，对本发明作进一步说明。

具体实施方式之一，参读附图1。

一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备及使用方法，包括制备臭氧气体在前的空气净化处理和制备臭氧气体，且依次按照以下步骤进行：

c、增加湿度：采用抽气方式，向经b步骤制备的臭氧气体中注入水蒸汽，且使臭氧气体与水蒸汽混合；

d、催化处理：将经c步骤制取的臭氧气体与湿度合适的水蒸汽的混合气体，导经设有催化剂的催化区，使其催化反应生成超氧离子O₂ ^-，氧自由基O和羟自由基HO而制成强氧化性空气消毒、去味介质。

上述各步骤在相互贯通的密闭容器内完成。在具体实施过程中，可以直接采用现场已有的水蒸汽源所供给的水蒸汽，也可以采用专用的水蒸汽发生装置所制备的水蒸汽，或其他适当的可以确实增加空气湿度的装置。

具体实施方式之一所用的催化剂由硝酸锰、硝酸镍、硝酸铁组成；含硝酸盐的每百克载体中，含锰8～10克、镍6～7克、铁1～2克；催化剂载体为分子筛，其比表面积为250m²/g，空隙度为700孔/英寸²，颗粒直径为3μm；载体是颗粒状结构；载体置于螺旋形结构的波纹状支撑板上，支撑板材料是金属网；含臭氧的水蒸汽流经催化区的时间为10秒/次；密闭消毒区的臭氧浓度峰值为25ppm，所说混合气体的湿度为80％。

本发明在其具体实施过程中，主张当密闭空间内臭氧浓度达到25ppm峰值后，臭氧发生装置停止工作，风机应持续运行100分钟，直至消毒、去味过程结束，以保证臭氧的最终催化分解。

按该具体实施方式之一制备本发明的制备装置，主要可用于家庭、餐馆的房间等室内空气的净化、去味及室内器物表面的消毒。

具体实施方式之二，参读图1。

d、催化处理：将经c步骤制取的臭氧气体与湿度合适的水蒸汽的混合气体，导经设有催化剂的催化区，使其催化反应生成超氧离子O₂ ^-氧自由基O和羟自由基HO而制成强氧化性空气消毒、去味介质。

上述各步骤在相互贯通的密闭容器内完成。在具体实施过程中，可以采用现场已有的水蒸汽源所供给的水蒸汽，也可以采用专用的水蒸汽发生装置所制备的水蒸汽，或其他适当的可以确实增加空气湿度装置所提供的湿空气。

具体实施方式之二所用的催化剂由硝酸锰、硝酸镍、硝酸铜组成；含硝酸盐的每百克载体中，含锰8～10克、镍6～7克、铜1～2克；催化剂载体为活性炭，其比表面积为50m²/g，空隙度为孔/英寸²，颗粒直径为10μm；载体是圆片状结构；载体置于折线形结构的波纹状支撑板上，支撑板材料是金属板；含臭氧的水蒸汽流经催化区的时间为5秒/次；密闭消毒区的臭氧浓度峰值为6ppm，所说混合气体的湿度为65％。

本发明在其具体实施过程中，主张当密闭消毒、去味空间内臭氧浓度达到6ppm峰值后，臭氧发生装置停止工作，风机应持续运行30分钟，直至消毒、去味过程结束，以保证臭氧的最终催化分解。

按该具体实施方式之二制备本发明的制备装置，主要可与宾馆、写字楼宇等人居密集场合的中央空调配套使用。也就是说将本发明所制备的强氧化性空气消毒、去味介质，引入中央空调的进风口，对人居环境作灭菌杀毒、净化空气处理。

Claims

1、一种强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，包括将臭氧气体与湿空气混合成混合气体，其特征在于：将所说混合气体通过催化剂催化反应，制成含臭氧O₃，超氧离子O₂ ^-，氧自由基O和羟自由基HO的强氧化性空气消毒、去味介质。

2、根据权利要求1所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：通过持续催化过程，迅速降低臭氧浓度，消除臭氧气体对人的负面影响。

3、根据权利要求1所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：密闭消毒、去味空间内臭氧浓度的峰值，控制在6～25ppm的范围内。

4、根据权利要求1所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所用的催化剂是硝酸盐。

5、根据权利要求4所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所用的催化剂硝酸盐，是硝酸锰、硝酸镍与硝酸铁的复合物，或者是硝酸锰、硝酸镍与硝酸铜的复合物。

6、根据权利要求4所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所用的催化剂是以活性炭或硅藻土或发泡陶瓷或分子筛为载体，且所说催化剂载体是经成型焙烧的，其形状是粉末状或者是圆片状或者是颗粒状。

7、根据权利要求6所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所用的催化剂硝酸盐载体，每百克含有锰8～10克、镍6～7克、铁1～2克；或者每百克含有锰8～10克、镍6～7克、铜1～2克。

8、根据权利要求7所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所用催化剂硝酸盐载体的比表面积为50～250m²/g，空隙度为300～700孔/英寸²，孔径直径为1～10μm。

9、根据权利要求1所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：还包括制备臭氧气体在前的空气净化处理和制备臭氧气体，且依次按照以下步骤进行：

10、根据权利要求9所述的强氧化性空气消毒、去味介质的制备方法，其特征在于：所说经c步骤制取的臭氧气体与湿空气的混合气体的湿度≥60％。