专利名称：室内空气污染物甲醛的“存储-氧化”循环净化方法
技术领域：
本发明属于室内空气净化技术领域，涉及一种针对室内空气污染物甲醛的“存储-氧化”循环净化的方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，室内建筑装饰、装修材料的大量使用，引起室内环境的污染。甲醛就是室内环境中最典型、最严重的污染物之一，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸性物质。我国国家标准规定室内空气中甲醛最高允许浓度为0. 08mg/m3，在室温下约为0. 06ppm。但是，据调查我国大多数城市半数家庭和办公室中空气甲醛的含量都超过了这个标准十几倍甚至几十倍，给人们身体健康造成了极大的危害。随着环保意识的提高，人们对室内甲醛污染愈发关注。因此，如何能快速有效的消除室内甲醛污染已成为研究的热点。室内空气净化技术与通常的处理空气污染物技术显著不同的是，室内空气净化技术必须满足室温操作，能耗低，材料易得及可循环使用等实际要求。催化氧化技术是脱除甲醛的一种重要方法，但依目前结果看来，室温完全氧化甲醛仅能在几种贵金属催化剂上实现(CN101380574)和(CN101612578)。光催化技术是一种在常温常压下使用的高级氧化技术，以T^2纳米粉体或薄膜作为光催化剂，以紫外灯为光源，对污染物进行光催化氧化脱除。但由于室内空气中甲醛污染物的浓度一般低于1. 25mg/m3，对如此低浓度的甲醛污染物，光催化脱除效果不佳 (Chemical Engineering Science· 2003，58 :929-934)。吸附净化技术是利用活性炭、分子筛、活性氧化铝等大比表面的多孔吸附材料对污染物进行吸附处理。但其受吸附容量和空气中水分子竞争吸附的影响，会很快失效，并且存在二次污染，再生困难的问题。将吸附技术与光催化技术结合的复合技术，即将室内空气中低浓度甲醛先由活性炭吸附，吸附的甲醛再经120°C以上的热空气脱附并随之流入光催化反应器而脱除。虽通过吸附法与光催化法的结合，对低浓度甲醛脱除获得了比较理想的脱除效果，但是必不可少的热脱附过程及光催化设备都使该过程比较繁琐(J Wood Sci. 2003,49 :79-85)。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对室内空气污染物甲醛的“存储-氧化” 二段式循环净化的方法，克服现有的吸附技术失效快、再生困难及复合技术操作繁琐等缺点。为实现此目的，本发明的技术方案是(1)在存储阶段，利用的是双功能催化剂的氧化功能，在室温下将甲醛部分氧化为甲酸盐存储在催化剂上(存储HCHO+Air+CAT.^^HCOCT-CAT.+Air)；此过程并非
简单的物理吸附，故甲醛与空气中共存组分(如H2O等)的竞争吸附问题得以根本解决。(2)当存储达到饱和后，启动再生功能，即催化剂升温(70-150 0C )， 催化氧化活性提高，存储的甲酸盐等被完全氧化为(X)2和H2O(氧化HCOO"-CAT.+Air CO2 +H20+Air+CAT.)，催化剂得以原位再生，可继续下一个“存
储-氧化”循环。C3)催化剂为非贵金属氧化物催化剂，其催化作用体现在既有“将甲醛催化转化为甲酸盐物种在其表面存储”的功能，又有“将存储的甲酸盐物种催化氧化为(X)2和H2O”的再生功能。也就是说在一个催化剂上完成整个“存储-氧化”循环，无需热脱附过程，无需两段催化剂。(4)升温“再生”过程相对室温“存储”过程而言时间极短，整个过程的能耗很低。本发明的效果和益处是甲醛室温存储过程并非简单物理吸附，而是发生了甲酸的部分氧化反应，故甲醛与空气中共存组分(如H2O)的竞争吸附问题得以解决。由于“存储-氧化”在一个催化剂上完成，故无需热脱附，无需两段催化剂，解决了催化剂的原位再生问题。升温再生过程相对室温存储而言时间极短，整个过程能耗很低。该方法满足室内空气净化的实际使用要求，必将在室内空气污染物净化领域展现广阔的应用前景。
具体实施例方式以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施例。实施例1一个装填有Ag/CeA的微固定床反应器将0. 2ml 40-60目的Ag/Ce&颗粒装填于内径为4mm的石英反应管中。常温常压下，将含甲醛浓度为SOppm含水量为1.564%的模拟室内污染空气以lOOml/min的流量流经该“存储-氧化”微固定床反应器。首先在室温存储阶段甲醛被部分氧化为甲酸盐等的形式存储在催化剂上；存储90min后，将石英反应管置于管式炉中，以10°C /min的速率升温至120°C，存储于Ag/CeA上的甲酸盐等物种被完全氧化为(X)2和H2O,甲酸盐等物种被完全氧化的同时Ag/CeA催化剂得到再生，可再继续下一个“存储-氧化”循环。实施例2一个装填有Ag-MnOx-CeR的微固定床反应器将0. 2ml 40-60目的Ag-MnOx-CeR 颗粒装填于内径为4mm的石英反应管中。常温常压下，将含甲醛浓度为SOppm含水量为 1.564%的模拟室内污染空气以lOOml/min的流量流经该“存储-氧化”微固定床反应器。 首先在室温存储阶段甲醛被部分氧化为甲酸盐等的形式存储在催化剂上；存储300min后， 将石英反应管置于管式炉中，以10°C /min的速率升温至80°C，存储于Ag-MnOx-CeO2催化剂上的甲酸盐等物种被完全氧化为(X)2和H2O,甲酸盐等物种被完全氧化的同时Ag-MnOx-CeA 催化剂也得到再生，可再继续下一个“存储-氧化”循环。
权利要求
1.一种室内空气污染物甲醛的“存储-氧化”循环净化方法，其特征是在存储阶段室温条件下首先将甲醛部分氧化为甲酸盐存储在催化剂上；存储饱和后，催化剂升温至 70-150°C，存储的甲酸盐被完全氧化为(X)2和H2O,催化剂得以原位再生；再生后的催化剂能继续下一个“存储-氧化”循环。
2.根据权利要求1所述的一种室内空气污染物甲醛的“存储-氧化”循环净化方法，所使用的催化剂为非贵金属氧化物型催化剂，其特征是在存储阶段将甲醛催化转化为甲酸盐物种存储在其表面；在氧化阶段将存储的甲酸盐物种催化氧化为(X)2和H2O ；在一个催化剂上完成整个“存储-氧化”循环，无需两段催化剂。
全文摘要
一种室内空气污染物甲醛的“存储-氧化”循环净化方法，属于室内空气净化技术领域。其特征是在室温下首先将甲醛部分催化氧化为甲酸盐存储在催化剂上；存储饱和后，启动再生功能，即将催化剂适当升温，存储的甲酸盐等被完全氧化，催化剂得以原位再生，再生后的催化剂可继续下一个循环；在一个兼有“存储”和“氧化”功能的非贵金属氧化物型催化剂上完成整个甲醛“存储-氧化”循环。本发明的效果和益处是该方法能解决室温下空气中其他共存组分(如H2O)与甲醛的竞争吸附问题，解决催化剂原位再生问题，升温再生过程相对室温存储而言时间极短，整个过程能耗很低，满足室内空气净化的实际使用要求，必将在室内空气污染物净化领域展现广阔的应用前景。
文档编号B01D53/72GK102228790SQ20111010716
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月16日 优先权日2011年4月16日
发明者朱爱民, 王钰, 石川, 陈冰冰 申请人:大连理工大学