可使失效氧化剂原位再生的室温脱除空气中甲醛的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空气净化技术领域，尤其涉及一种氧化剂可循环使用、降低甲醛脱除成本的室温脱除空气中甲醛的方法。
【背景技术】
[0002]甲醛是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一，对人体的危害极大，已被世界卫生组织列为致癌和致畸形物质。由于甲醛可从室内装饰装修材料中不断地缓慢释放出来，释放期一般长达15年，具有长期残留的特征，因此世界各国对室内空气中甲醛的浓度作出了非常严格的规定，我国规定居室空气中甲醛浓度允许值是0.08 mg/m3。
[0003]甲醛分子具有强还原性的化学性质，因此将甲醛完全氧化为无害的二氧化碳和水是脱除甲醛的一种行之有效的方法。但是，若在室温下利用空气中氧分子将甲醛氧化脱除，只有在贵金属Pt或Au的催化作用下才能实现(Communicat1ns, 2005, 6:211-214; Applied Catalysis B: Environmental, 2013, 132-133: 245-255)，贵金属催化剂的昂贵成本限制了该法的推广应用。目前，某些金属氧化物(如二氧化锰、氧化铜、二氧化铈、氧化铁等)亦可作为脱除甲醛的氧化剂，在室温下将甲醛氧化脱除(AtmosphericEnvironment, 2002, 36: 5543-5547)。具体的处理方法之一是以活性A1203、S12或分子筛等多孔材料为载体，载体的形状可采用颗粒状或泡沫、蜂窝状整体结构。采用浸渍法、离子交换法或氧化还原法制得脱除甲醛的负载型氧化剂。将负载型氧化剂置于净化器中作为净化层，使含甲醛空气主动或被动进入氧化剂净化层，继而将流经空气中的甲醛完全氧化为无害的二氧化碳和水。然而，随着反应的进行，金属氧化物在较短的使用时间后就会被还原而失效，只能废弃并装添新的金属氧化物，致使甲醛脱除成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种氧化剂可循环使用、降低甲醛脱除成本的室温脱除空气中甲醛的方法。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种可使失效氧化剂原位再生的室温脱除空气中甲醛的方法，其特征在于依次循环进行如下步骤:
a.使含甲醛空气穿过作为脱除甲醛氧化剂的金属氧化物净化层；
b.检测经净化的空气，判断是否含有甲醛？
c.如经净化的空气含有甲醛，则停止含甲醛空气穿过金属氧化物净化层，同时将臭氧气体流经金属氧化物净化层5~100分钟所述臭氧气体的臭氧体积百分比浓度为0.01-1%,相对湿度为20% ~ 90%，空速为5000~ 100000 h'
[0006]本发明不仅可在室温条件下利用金属氧化物氧化脱除空气中甲醛污染物，而且通过臭氧在室温条件下使失效的氧化剂原位再生，同时臭氧分解为氧气，不产生二次污染，实现了金属氧化物的循环利用，操作简单，降低了脱除甲醛的成本。
【具体实施方式】
[0007]实施例1:
a.，采用等体积浸渍法将所需体积的硝酸锰溶液浸渍于直径Imm球状活性Al2O3载体上，静置过夜。然后，经110 °C干燥6h和500 °C焙烧4h，制得重量百分比为10%脱除甲醛的负载型MnO2/ Al2O3氧化剂。量取上述所制的负载型MnO2/ Al2O3氧化剂lml，装填于内径8mm的石英玻璃管式净化器中。在室温下，将含15 ppm甲醛的空气气流以450ml/min的流量流经净化器；
b.在净化器出口，由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，判断是否含有甲醛？如只检测到C02，未检测到甲醛，说明负载型MnO2/ Al2O3氧化剂有效；否则说明负载型MnO JAl2O3氧化剂失效；
c.检测结果表明反应120min后，净化器出口气体中有甲醛检出，表明负载型MnO2/Al2O3氧化剂开始失效，停止含甲醛空气穿过负载型MnO 2/Α1203氧化剂净化层，同时将净化器的入口气体切换成臭氧气体，使臭氧气体以300ml/min的流量，流经负载型MnO2Al2O3氧化剂净化层30分钟，所述臭氧气体是以空气为平衡气，臭氧浓度为0.015%，相对湿度为50%，空速为 18000 h'
[0008]然后，将净化器的入口气体切换为上述含甲醛的空气气流，再由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，检测结果是只检测到CO2,未检测到甲醛，表明负载型MnO2Al2O3氧化剂的脱除性能得到恢复。
[0009]实施例2:
a.，采用等体积浸渍法将所需体积的硝酸铜溶液浸渍于直径Imm球状S12载体上，静置过夜。然后，经110 °C干燥6h和400 °C焙烧4h，制得重量百分比为15%脱除甲醛的负载型(:110/5;[02氧化剂。量取上述所制的负载型Cu0/Si02氧化剂1ml，装填于内径8mm的石英玻璃管式净化器中。在室温下，将含15 ppm甲醛的空气气流以450ml/min的流量流经净化器;
b.在净化器出口，由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，判断是否含有甲醛？如只检测到CO2，未检测到甲醛，说明负载型CuCVS12氧化剂有效；否则说明负载型CuCVS12氧化剂失效；
C.检测结果表明反应100 min后，净化器出口气体中有甲醛检出，表明负载型CuO/3102氧化剂开始失效，停止含甲醛空气穿过负载型MnO2Al2O3氧化剂净化层，同时将净化器的入口气体切换成臭氧气体，使臭氧气体以300ml/min的流量，流经负载型Cu0/Si02氧化剂净化层20分钟，所述臭氧气体是以氧气为平衡气，臭氧体积百分比浓度为0.01%，相对湿度为90%，空速为5000 h'
[0010]然后，将净化器的入口气体切换为上述含甲醛的空气气流，再由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，检测结果是只检测到CO2，未检测到甲醛，表明负载型(:110/5102氧化剂的脱除性能得到恢复。
[0011]实施例3:
a.，采用等体积浸渍法将所需体积的硝酸铁溶液浸渍于直径I mm球状HZSM-5分子筛载体上，静置过夜。然后，经110 °C干燥6h和300 °C焙烧4h，制得重量百分比为12%脱除甲醛的负载型Fe203/HZSM-5氧化剂。量取上述所制的负载型Fe203/HZSM_5氧化剂1ml，装填于内径8mm的石英玻璃管式净化器中。在室温下，将含15 ppm甲醛的空气气流以450ml/min的流量流经净化器；
b.在净化器出口，由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，判断是否含有甲醛？如只检测到C02，未检测到甲醛，说明负载型Fe203/HZSM-5氧化剂有效；否则说明负载型Fe2O3/HZSM-5氧化剂失效；
c.检测结果表明反应110min后，净化器出口气体中有甲醛检出，表明负载型Fe2O3/HZSM-5氧化剂开始失效，停止含甲醛空气穿过负载型Fe203/HZSM-5氧化剂净化层，同时将净化器的入口气体切换成臭氧气体，使臭氧气体以300ml/min的流量，流经负载型Fe2O3/HZSM-5氧化剂净化层40分钟，所述臭氧气体是以氮气为平衡气，臭氧体积百分比浓度为1%，相对湿度为20%，空速为100000 h'
[0012]然后，将净化器的入口气体切换为上述含甲醛的空气气流，再由红外气体分析仪在线检测经净化的空气，检测结果是只检测到CO2，未检测到甲醛，表明负载型Fe203/HZSM-5氧化剂的脱除性能得到恢复。
【主权项】
1.一种可使失效氧化剂原位再生的室温脱除空气中甲醛的方法，其特征在于依次循环进行如下步骤: a.使含甲醛空气穿过作为脱除甲醛氧化剂的金属氧化物净化层； b.检测经净化的空气，判断是否含有甲醛？ c.如经净化的空气含有甲醛，则停止含甲醛空气穿过金属氧化物净化层，同时将臭氧气体流经金属氧化物净化层5~100分钟，所述臭氧气体的臭氧体积百分比浓度为0.01-1%,相对湿度为20% ~ 90%，空速为5000~ 100000 h'
【专利摘要】本发明公开一种可使失效氧化剂原位再生的室温脱除空气中甲醛的方法，其特征在于依次循环进行如下步骤：a.使含甲醛空气穿过作为脱除甲醛氧化剂的金属氧化物净化层；b.检测经净化的空气，判断是否含有甲醛；c.如经净化的空气含有甲醛，则停止含甲醛空气穿过金属氧化物净化层，同时将臭氧气体流经金属氧化物净化层5~100分钟，所述臭氧气体的臭氧体积百分比浓度为0.01~1%，相对湿度为20%~90%，空速为5000~ 100000h-1。氧化剂可循环使用、降低了甲醛脱除成本。
【IPC分类】B01D53-96, B01D53-73
【公开号】CN104741002
【申请号】CN201510163025
【发明人】朱晓兵, 孙鹏, 朱爱民, 朱斌, 李小松, 石川
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月8日