一种氧气和臭氧分离的方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧气和臭氧分离的方法，包括：吸附臭氧收集氧气和臭氧解吸收集步骤，其中臭氧吸附剂采用以下方法制得：（1）备料：将硅酸钠配制成二氧化硅质量含量为17%-18%的溶液，硫酸配成质量百分数18%-22%的溶液，（2)沉淀，（3）强化混合后制粒，（4）第一次酸泡水洗，（5）第二次酸泡水洗，（6）干燥，将步骤（5）所得固体放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内，即得颗粒状吸附剂。采用本发明的方法可以将氧气和臭氧分别回收使用，其中氧气的回收率达到95%以上，臭氧的回收率达到83%以上，臭氧浓度可以提升至2.5倍。
【专利说明】一种氧气和臭氧分离的方法【技术领域】
[0001]本发明涉及混合气体分离的方法，特别涉及氧气和臭氧分离的方法。
【背景技术】
[0002]工业上制造臭氧主要是用氧气通过高压放电来实现，得到臭氧与氧气的混合气体，其中臭氧所占质量百分数仅达到10%左右，因臭氧与氧气无法分离，因此臭氧的浓度低，氧气存在大量的浪费，得不到利用。臭氧能被多种物质所“吸附”，比如多种沸石分子筛、活性炭、霍加拉特等，但这些物质对臭氧的“吸附”有的是破坏臭氧的分子结构使之还原为氧气，有的是与臭氧反生化学反应生成氧的化合物。这样的“吸附”之后臭氧已不复存在。
[0003]申请号为20072014886.4的中国实用新型专利公开了一种全效空气过滤臭氧分解机，其中采用了臭氧吸附剂，但是该吸附剂所起到的效果是分解臭氧。因此，经过这样的“吸附”以后臭氧已经不复存在。将臭氧分解或是与臭氧发生反应生成了其他物质，臭氧都不能得到使用。
[0004]因此，使用一种具有吸附功能的物质成功将臭氧进行选择性吸附和脱附，将氧气和臭氧进行分离，并能将氧气和臭氧分别收集利用，具有重要意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够分离氧气和臭氧的方法，使得臭氧和氧气都能够分别进行回收利用。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现的:
一种氧气和臭氧的分离方法`，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体,并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行降压和/或空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
所述的臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(O备料:将硅酸钠配制成二氧化硅质量百分比含量17%-18%的溶液，得到第一溶液；硫酸配成质量百分数18%-22%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:取一定量的第一溶液沉淀50h~60h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取重量相当的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到水凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化3min~7min后，用质量百分比浓度为4.5%~5.5%的硫酸进行酸泡，目的是稳定硅胶内部骨架，使其不再扩孔，酸泡的时间为16h~20h。然后将得到的固体用35°C~45°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为
0.005%-0.009% ；(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分比浓度为0.3%~1.0%的硫酸酸泡15h~20h，将所得固体用35°C~45°C的水进行第二次漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为
0.008-0.015% ；。
[0007](6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0008]优选的，步骤A中控制容器内的压力为0.1~0.4mpa，步骤B中采用真空对容器内的吸附剂进行解析。
[0009]优选的，将步骤(6)得到的颗粒筛选，选取粒径为1mm~3mm颗粒状吸附剂。
[0010]步骤A、B中臭氧的检测可用臭氧浓度检测仪等设备。臭氧吸附剂内部的微孔具有极性，臭氧分子是极性分子，因而在氧气和臭氧混合气体通过该物质的时候，臭氧分子很容易被吸附，而氧气分子是非极性分子该物质微孔对它没有吸附作用，从而实现氧气和臭氧的分离。
[0011]
具体实施例
[0012]实施例1
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为17%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为18%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀50h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化3min后，用质量百分数为4.5%的硫酸进行酸泡16h，将得到的硅胶用35°C的水进行漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.005% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.3%的硫酸酸泡15h，将所得硅胶用35°C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.008%。；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0013]实施例2
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为17%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为19%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀52h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化4min后，用质量百分数为4.5%的硫酸进行酸泡17h，将得到的硅胶用37°C的水进行漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.007% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.4%的硫酸酸泡16h，将所得硅胶用37°C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.009% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0014] 实施例3
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为17%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为20%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀55h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化5min后，用质量百分数为5.0%的硫酸进行酸泡18h，将得到的固体用40°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.008% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.6%的硫酸酸泡17h，将所得固体用40°C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.011% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
实施例4
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行降压以及空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为17%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为21%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀57h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化6min后，用质量百分数为5.5%的硫酸进行酸泡19h，将得到的固体用42°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.009% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.8%的硫酸酸泡18h，将所得固体用42 °C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.013% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0015]实施例5
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通`入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行降压以及空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为17%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为22%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀60h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化7min后，用质量百分数为5.5%的硫酸进行酸泡20h，将得到的硅胶用45°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.009% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为1.0%的硫酸酸泡20h，将所得固体用45 °C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.015% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0016]实施例6
一种氧气和臭氧的分离方法，包含以下步骤:
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行降压以及空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为18%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为18%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀50h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒； (4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化3min后，用质量百分数为4.5%的硫酸进行酸泡16h，将得到的硅胶用35°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.005% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.3%的硫酸酸泡15h，将所得硅胶用35°C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.008% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得固体放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0017]实施例7
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.lmpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行真空解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(O备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为18%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为19%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀52h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化4min后，用质量百分数为4.5%的硫酸进行酸泡17h，将得到的硅胶用37°C的水进行漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.007% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得固体用质量百分数为0.4%的硫酸酸泡16h，将所得硅胶用37°C的水漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.009% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
[0018](7)筛选:将步骤(6)得到的成品筛选，选取粒径为1mm的颗粒状吸附剂。
[0019]实施例8
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.2mpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行真空解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(I)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为18%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为20%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀55h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化5min后，用质量百分数为5.0%的硫酸进行酸泡18h，将得到的硅胶用40°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.008% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.6%的硫酸酸泡17h，将所得硅胶用40°C的水漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.011% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂；
(7)筛选:将步骤(6)得到的成品筛选，选取粒径为2mm的颗粒状吸附剂。
[0020]实施例9
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.3mpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行真空解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤 制得:
(1)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为18%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为21%的溶液，得到第二溶液；
(2)沉淀:将第一溶液沉淀57h后进行过滤并将滤液加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化6min后，用质量百分数为5.5%的硫酸进行酸泡19h，将得到的硅胶用42°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.009% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为0.8%的硫酸酸泡18h，将所得硅胶用42°C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.013% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂；
(7)筛选:将步骤(6)得到的成品筛选，选取粒径为3mm的颗粒状吸附剂。
[0021]实施例10
A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，控制容器内压力为0.4mpa，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体，并停止氧气收集；
B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行真空解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集；
臭氧吸附剂由以下步骤制得:
(I)备料:将硅酸钠配置为二氧化硅质量百分比含量为18%的溶液，得到第一溶液；将硫酸配置为质量百分数为22%的溶液，得到第二溶液；(2)沉淀:将第一溶液沉淀60小时后进行过滤并加入反应爸；
(3)强化混合:取相同重量的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到硅凝胶并制成颗粒；
(4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化7min后，用质量百分数为5.5%的硫酸进行酸泡20h，将得到的硅胶用45°C的水进行漂洗，漂洗至固体中含酸量为0.009% ；
(5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分数为1.0%的硫酸酸泡20h，将所得固体用45 °C的水漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.015% ；
(6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂；
(7)筛选:将步骤(6)得到的成品筛选，选取粒径为1mm的颗粒状吸附剂。
[0022]臭氧与氧气的回收率以及臭氧浓度进行了测定，结果如下表:
【权利要求】
1.一种氧气和臭氧分离的方法，包含以下步骤: A、吸附臭氧收集氧气:将氧气与臭氧的混合气体通入填装有臭氧吸附剂的容器内，对臭氧进行吸附，氧气通过在容器的出口进行收集，当收集的氧气中检测到臭氧分子时，停止通入混合气体,并停止氧气收集； B、臭氧解吸收集:对容器内的吸附剂进行降压和/或空气吹扫解吸，对容器内释放出的气体进行收集，当检测到气体中无臭氧分子时，停止收集； 其特征在于，所述的臭氧吸附剂由以下步骤制得: (1)备料:将硅酸钠配制成二氧化硅质量百分比含量17%-18%的溶液，得到第一溶液；硫酸配成质量百分数18%-22%的溶液，得到第二溶液； (2)沉淀:取一定量的第一溶液沉淀50h~60h后进行过滤并将滤液加入反应爸； (3)强化混合:取重量相当的第二溶液加入反应釜中，进行搅拌混合，得到水凝胶并制成颗粒； (4)第一次酸泡水洗:将步骤(3)制得的硅胶老化3min~7min后，用质量百分比浓度为4.5%~5.5%的硫酸进行酸泡，酸泡的时间为16h~20h，然后将得到的硅胶用35°C~45°C的水进行漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.005%-0.009% ； (5)第二次酸泡水洗:将步骤(4)所得硅胶用质量百分比浓度为0.3%~1.0%的硫酸酸泡15h~20h，将所得固体用35°C~45°C的水进行第二次漂洗，漂洗至硅胶中含酸量为0.008-0.015% ； (6)干燥:将步骤(5)所得硅胶放入烘干机内烘干至水分含量达到3%以内即得颗粒状吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种氧气和臭氧分离的方法，其特征在于，步骤A中控制容器内的压力为0.1~0.4mpa，步骤B中采用真空对容器内的吸附剂进行解析。
3.根据权利要求1所述的一种氧气和臭氧分离的方法，其特征在于，将步骤(6)得到的颗粒筛选，选取粒径为1mm~3mm颗粒状吸附剂。
【文档编号】C01B13/02GK103754829SQ201410038140
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】蹇守民 申请人:蹇守民