TWI719575B - 空氣淨化方法 - Google Patents

Abstract

一種空氣淨化方法。在此方法中，提供矽藻土吸附材料。利用矽藻土吸附材料吸附複數個有機化合物以及複數個異味氣體。對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理，以分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。

Description

空氣淨化方法

本發明是有關於一種空氣淨化方法，且特別是有關於一種可有效處理空氣中之揮發性有機化合物(volatile organic compound，VOC)以及異味氣體之空氣淨化方法。

空氣品質對人體健康影響已成為國際間關注之議題。環境中所存在的汙染物包括懸浮微粒、揮發性有機物質、氮氧化物、硫氧化物、臭氧、與異味氣體等。其中，揮發性有機物質對人體的危害包含致癌性、致突變性、危害中樞神經系統、引發皮膚炎、以及增加肝腎等器官的毒性效應，因此亟需從空氣環境中將之消除。異味氣體指得是會讓人體聞到感覺不愉快的氣體，例如硫化氫(H₂S)與氨(NH₃)。

常見的揮發性有機化合物的處理技術有燃燒法和吸附法。燃燒法係以燃燒的方式來氧化揮發性有機化合物。吸附法則係利用吸附材料來吸附通過吸附材料之揮發性有機化合物。吸附法一般用來處理低濃度之揮發性有機化合物廢氣，將這些低濃度之揮發性有機化合物廢氣吸附且濃縮 在吸附材料中之後，再自吸附材料中將揮發性機化合物脫附並予以燃燒處理。

市面上的吸附材料常用的有沸石及活性碳。活性碳屬不可再生的材料，活性碳吸附飽和後會成為廢棄物，而需定期更換。沸石吸附廢氣中的物質後，一般以高熱蒸氣將所吸附之物質自沸石上脫附後，所脫附之廢氣仍需再以燃燒法處理，再生處理成本高且費時。

因此，本發明之一目的就是在提供一種空氣淨化方法，其以矽藻土來做為吸附揮發性有機化合物以及異味氣體的吸附材料。利用矽藻土的高耐氧化性，可在矽藻土吸附飽和後透過電漿、光觸媒、或化學方式來將矽藻土所吸附之有機化合物以及異味氣體予以氧化分解而不損及矽藻土，藉此可快速使矽藻土再生而供重複使用。

本發明之另一目的是在提供一種空氣淨化方法，其做為吸附材料之矽藻土可包含未經改質之矽藻土與經改質之矽藻土，因而可吸附親水性與疏水性之有機化合物以及異味氣體，故可提高對有機化合物以及異味氣體之吸附效率，進而可提升空氣淨化的效果。

本發明之又一目的是在提供一種空氣淨化方法，其可結合矽藻土與光觸媒來做為吸附材料，藉此吸附材料中的光觸媒可分解矽藻土所吸附的有機化合物以及異味 氣體，達到矽藻土的再生效果，因此吸附材料之再生處理容易且快速。

根據本發明之上述目的，提出一種空氣淨化方法。在此方法中，提供矽藻土吸附材料。利用矽藻土吸附材料吸附複數個有機化合物以及複數個異味氣體。對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理，以分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。

依據本發明之一實施例，上述之矽藻土吸附材料包含未改質矽藻土以及經改質矽藻土。

依據本發明之一實施例，上述之經改質矽藻土之表面具有疏水性，如此經改質矽藻土吸附有機化合物以及異味氣體中之複數個疏水性有機化合物以及複數個疏水性異味氣體，未改質矽藻土吸附有機化合物以及異味氣體中之複數個親水性有機化合物以及複數個親水性異味氣體。

依據本發明之一實施例，上述提供矽藻土吸附材料包含利用化學處理方式或電漿處理方式來對矽藻土吸附材料中之部分進行改質處理，以形成經改質矽藻土。

依據本發明之一實施例，上述提供矽藻土吸附材料包含結合矽藻土與光觸媒。

依據本發明之一實施例，上述對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理包含利用光觸媒之電子電洞對作用，來分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。

依據本發明之一實施例，上述之光觸媒包含具光催化作用之物質，此物質包含二氧化鈦、氧化鐵、硫化鋅、 磷化鎵、砷化鎵、氧化鋅、氧化鎢、二氧化錫、及/或硫化鎘。

依據本發明之一實施例，上述對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理包含利用電漿來分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。

依據本發明之一實施例，上述之電漿為大氣電漿，且此大氣電漿包含電暈放電電漿或介電質屏蔽放電電漿。

依據本發明之一實施例，上述對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理包含利用臭氧分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。

100‧‧‧步驟

110‧‧‧步驟

120‧‧‧步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：〔圖1〕係繪示依照本發明之一實施方式的一種空氣淨化方法的流程圖。

有鑑於習知利用活性碳與沸石吸附有機化合物時，吸附飽和之活性碳無法再生利用，沸石則需先以高熱蒸氣將沸石上的有機化合物脫除後再以燃燒方式處理所脫除之有機化合物，再生處理費時且成本高。因此，本發明實施 方式在此提出一種空氣淨化方法，其利用矽藻土來做為吸附揮發性有機化合物以及異味氣體的吸附材料。由於矽藻土具有高耐氧化性，因此可在不損及矽藻土的情況下，透過電漿、光觸媒、或化學方式來氧化分解矽藻土所吸附之揮發性有機化合物以及異味氣體，快速且輕易地完成矽藻土的再生。

請參照圖1，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種空氣淨化方法的流程圖。進行空氣淨化時，可先進行步驟100，以提供矽藻土吸附材料。在一些實施例中，矽藻土吸附材料主要係由矽藻土所組成。矽藻土主要成分為二氧化矽，且具絕緣、耐酸鹼、多孔隙、比表面積大、強吸水性、以及高耐氧化性。由於矽藻土具有多孔隙且比表面積大，因此可用以吸附空氣中的汙染物，例如有機化合物。舉例而言，有機化合物可為揮發性有機化合物。此外，矽藻土亦可吸附異味氣體，例如硫化氫(H₂S)與氨(NH₃)，並可快速分解甲醛、氨氣、苯類、醇類、與硫化物等化學物質，且可去除室內臭味、煙味、及發酵酸味。

在一些實施例中，矽藻土吸附材料包含未改質矽藻土以及經改質矽藻土。未改質矽藻土之表面具有親水性，而可吸附空氣中的親水性有機化合物，例如親水性之揮發性有機化合物，以及親水性異味氣體。而經改質矽藻土之表面具有疏水性，因此經改質矽藻土可吸附疏水性有機化合物，例如疏水性之揮發性有機化合物，以及疏水性異味氣體。在一些示範實施例中，提供矽藻土吸附材料時包含利用 化學處理方式或電漿處理方式來對矽藻土吸附材料中的一部分進行改質處理，藉以使此部分之矽藻土吸附材料形成經改質矽藻土。在一些例子中，化學改質屬於液相改質，矽藻土本身帶有OH^-基屬於親水性，透過與偶聯劑反應，使矽藻土變更為帶R’親油非極性基，而呈疏水性。

電漿改質則係以氣相改質的方式達到與化學改質相同的效果。舉例而言，透過電漿處理方式來對矽藻土吸附材料進行改質處理時，係利用電漿在矽藻土吸附材料之表面上形成疏水的官能基，藉此使矽藻土吸附材料之表面具有疏水性。舉例而言，對矽藻土吸附材料進行電漿改質處理時可採用大氣電漿。此外，利用電漿來對矽藻土吸附材料進行改質處理時，可採用之工作氣體例如為潔淨乾空氣(CDA)及/或氧氣。

在另一些實施例中，提供矽藻土吸附材料時可包含將矽藻土與光觸媒結合。舉例而言，可利用混合、化學、或電漿的方式，來結合矽藻土與光觸媒。在一些示範例子中，此光觸媒包含具光催化作用之物質，此物質可例如包含二氧化鈦、氧化鐵、硫化鋅、磷化鎵、砷化鎵、氧化鋅、氧化鎢、二氧化錫、及/或硫化鎘。

接下來，可進行步驟110，以利用矽藻土吸附材料來吸附空氣中的一些有機化合物，例如揮發性有機化合物以及異味氣體，。由於矽藻土具有許多非常細微的孔洞，因此可有效吸附空氣中的有機化合物以及異味氣體。利用矽藻土吸附材料來吸附空氣中的有機化合物以及異味氣體 時，可將矽藻土吸附材料設置在氣流流經的通道中，以在空氣流經時吸附空氣中的有機化合物以及異味氣體。在一些例子中，矽藻土吸附材料中的矽藻土未經改質，而可用以吸附親水性的有機化合物以及親水性的異味氣體。在另一些例子中，矽藻土吸附材料中的矽藻土經過改質處理，而可用以吸附疏水性的有機化合物以及疏水性的異味氣體。在一些示範例子中，矽藻土吸附材料包含未改質矽藻土與經改質矽藻土，因此可同時吸附空氣中的親水性有機化合物以及親水性異味氣體與疏水性有機化合物以及疏水性異味氣體。

利用矽藻土吸附材料吸附空氣中的有機化合物以及異味氣體一段時間後，矽藻土吸附材料中之矽藻土趨於吸附飽和時，可進行步驟120，以對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理，而分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體，使經再生處理後之矽藻土吸附材料可供重複使用。舉例而言，於矽藻土吸附材料之氧化再生處理時，矽藻土表面之揮發性有機化合物以及異味氣體透過氧化反應而分解成二氧化碳或一氧化碳、以及水分子。由於矽藻土具有高耐氧化性，因此利用氧化方式來分解矽藻土所吸附之有機化合物以及異味氣體時，矽藻土不會氧化而受損。在一些例子中，可利用光觸媒、電漿、或臭氧來對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理。

在矽藻土吸附材料為矽藻土與光觸媒結合的例子中，對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理時包含利用光觸媒之電子電洞對作用，來分解矽藻土吸附材料所吸附之有機 化合物以及異味氣體。詳而言之，光觸媒之作用機制為在光觸媒顆粒表面上，氧氣會與電子結合而形成氧離子(O₂ ^-)，水分子則會被電洞氧化成氫氧自由基(OH．)，由於氧離子與氫氧自由基均為極不穩定且反應性高的物質，因此氧離子與氫氧自由基會與吸附在矽藻土吸附材料表面上的有機化合物以及異味氣體反應而重新降解成二氧化碳與水，達到有效分解有機化合物以及異味氣體的效果。

在利用電漿來對矽藻土吸附材料進行氧化再生處理的例子中，可利用電漿來分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。舉例而言，當矽藻土表面所吸附之有機化合物為甲醇(CH₃OH)時，其反應化學式如下：2CH₃OH+3O₂→2CO₂+4H₂O。

在一些例子中，可利用大氣電漿，且採用潔淨乾空氣及/或氧氣作為電漿氣體，來分解矽藻土表面之有機化合物以及異味氣體。在一些示範例子中，因矽藻土粉末質地輕而易飛散，因此較佳可採電暈放電(CD)或介電質屏蔽放電(DBD)方式所產生的電漿來進行矽藻土之氧化再生處理。

在利用臭氧來進行矽藻土吸附材料之氧化再生處理的例子中，可利用臭氧來分解矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體。舉例而言，當矽藻土表面所吸附之有機化合物為甲烷(CH₄)時，其反應化學式如下：CH₄+O₃→CO+2H₂O。

在一些特定例子中，可採用高溫蒸氣的方式來脫附矽藻土吸附材料所吸附之有機化合物以及異味氣體，但採用此方法所脫附後的廢氣仍需再經進一步的處理，才能排放至大氣。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之空氣淨化方法以矽藻土來做為吸附揮發性有機化合物以及異味氣體的吸附材料，利用矽藻土的高耐氧化性，可在矽藻土吸附飽和後透過電漿、光觸媒、或化學方式來將矽藻土所吸附之有機化合物以及異味氣體予以氧化分解而不損及矽藻土，藉此可快速使矽藻土再生而供重複使用。

由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為在本發明之空氣淨化方法中，做為吸附材料之矽藻土可包含未經改質之矽藻土與經改質之矽藻土，因而可吸附親水性與疏水性之有機化合物以及異味氣體，故可提高對有機化合物以及異味氣體之吸附效率，進而可提升空氣淨化的效果。

由上述之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為本發明之空氣淨化方法可結合矽藻土與光觸媒來做為吸附材料，藉此吸附材料中的光觸媒可分解矽藻土所吸附的有機化合物以及異味氣體，達到矽藻土的再生效果，因此吸附材料之再生處理容易且快速。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不 脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧步驟

110‧‧‧步驟

120‧‧‧步驟

Claims (9)

1. 一種空氣淨化方法，包含：提供一矽藻土吸附材料，其中該矽藻土吸附材料包含一矽藻土，該矽藻土包含一未改質矽藻土以及一經改質矽藻土；利用該矽藻土吸附材料吸附且濃縮蒐集空氣中的複數個有機化合物與複數個異味氣體；以及於該矽藻土吸附材料中之該矽藻土趨於吸附飽和時，對該矽藻土吸附材料進行一氧化再生處理，以分解該矽藻土吸附材料所吸附之該些有機化合物以及該些異味氣體，藉以使經該氧化再生處理後之該矽藻土吸附材料可重複進行空氣淨化。
2. 如申請專利範圍第1項之空氣淨化方法，其中該經改質矽藻土之表面具有疏水性，如此該經改質矽藻土吸附該些有機化合物以及該些異味氣體中之複數個疏水性有機化合物以及複數個疏水性異味氣體，該未改質矽藻土吸附該些有機化合物以及該些異味氣體中之複數個親水性有機化合物以及複數個親水性異味氣體。
3. 如申請專利範圍第1項之空氣淨化方法，其中提供該矽藻土吸附材料包含利用一化學處理方式或一電漿處理方式來對該矽藻土吸附材料中之一部分進行一改質處理，以形成該經改質矽藻土。
4. 如申請專利範圍第1項之空氣淨化方法，其中提供該矽藻土吸附材料包含結合該矽藻土與一光觸媒。
5. 如申請專利範圍第4項之空氣淨化方法，其中對該矽藻土吸附材料進行該氧化再生處理包含利用該光觸媒之一電子電洞對作用，來分解該矽藻土吸附材料所吸附之該些有機化合物以及該些異味氣體。
6. 如申請專利範圍第4項之空氣淨化方法，其中該光觸媒包含具光催化作用之一物質，該物質包含二氧化鈦、氧化鐵、硫化鋅、磷化鎵、砷化鎵、氧化鋅、氧化鎢、二氧化錫、及/或硫化鎘。
7. 如申請專利範圍第1項之空氣淨化方法，其中對該矽藻土吸附材料進行該氧化再生處理包含利用一電漿來分解該矽藻土吸附材料所吸附之該些有機化合物以及該些異味氣體。
8. 如申請專利範圍第7項之空氣淨化方法，其中該電漿為一大氣電漿，該大氣電漿包含電暈放電電漿或介電質屏蔽放電電漿。
9. 如申請專利範圍第1項之空氣淨化方法，其中對該矽藻土吸附材料進行該氧化再生處理包含利用一臭氧分解該矽藻土吸附材料所吸附之該些有機化合物以及該些異味氣體。

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