本发明属于环境保护技术领域，涉及一种室内空气污染物的长效净化工艺，具体涉及一种吸附和微波诱导催化相结合的去除空气中甲醛等多种有机污染物的工艺。
背景技术：
室内空气中有机污染物主要来自建筑装饰材料、日用化学品及个人生活行为。甲醛、苯、甲苯等作为室内主要有机污染物，其对人体的呼吸系统、神经系统有很大危害。
目前室内有机污染物的治理措施主要有吸附法、光催化法和低温等离子体法等。吸附法的适用性广，富集能力强，脱除效率高，但存在吸附饱和问题；光催化法的反应条件简单，可同时杀菌抑菌，但对室内低浓度污染物的催化反应速率较低，且对自然光的利用有局限；低温等离子体法处理流程短，适用性广，但能耗相对较高，对污染物的降解不完全，易产生二次污染。单一的净化手段或多或少存在自身的局限性。因此，不同净化措施的组合使用愈来愈受到关注。
公开号为CN101314101的发明专利公开了吸附与原位热催化氧化再生相结合的净化空气方法，利用兼具吸附和催化作用的多孔材料,以及起保护性吸附作用的多孔材料吸附空气中的低浓度甲醛和苯系物；在多孔材料吸附接近饱和的时候,启动电加热,激活兼具吸附和催化作用多孔材料的催化活性,催化氧化吸附在多孔材料表面的甲醛和苯系物为二氧化碳和水；与此同时,多孔材料的吸附能力得以再生；再生后的多孔材料重新用于吸附,如此循环实现空气的净化。
该方法利用兼具吸附和催化作用的含贵金属多孔材料以及起保护性吸附作用的活性炭吸附污染物，并通过电热板加热含贵金属多孔材料进行原位热催化氧化以达到污染物的去除和多孔材料吸附性能的再生。但在此工艺中，采用了传统的电加热模式，热量以热传导的方式进行传输，加热速度慢且易产生加热不均匀的现象。所采用的催化剂需要在170-210℃才能发挥催化作用，所需的反应温度远高于有机物从吸附材料表面脱附的温度(60℃以上就有明显的脱附作用发生)，结合电加热加热速度比较慢的特征，极易造成在给模块加热过程中催化剂和吸附材料吸附的有机污染物重新挥发逃逸回到室内空间，从而带来严重的二次污染问题。此外较高的催化反应温度需要提供较多的能源用于加热催化剂，同时给家庭住户的使用带来了潜在的安全隐患(火灾，烫伤事件等)。该方法采用的催化材料采用的吸附材料和和催化材料吸附饱和后还需采用手工操作的方式调换模块的布置次序，并非真正意义上的原位再生过程，给用户的使用增加了极大的不便利。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明提供一种室内有机污染物的长效净化工艺，适用于室内甲醛等低浓度(5mg/m3以内)有机污染物的长期有效去除。
一种室内污染物的净化工艺，包括如下步骤：
(1)利用风机将室内空气引入颗粒物过滤层去除颗粒物；
(2)过滤后的空气进入微波腔中，通过置于微波腔中的纳米多孔吸附催化材料层进行污染物吸附富集，同时通过监测仪器观察微波腔出口污染物浓度，当监测仪器显示出口浓度超过预设值时，风机停止，同时启动微波加热纳米多孔吸附催化材料层，将纳米多孔吸附催化材料层受热升温至50℃～150℃，维持5～20min，对吸附富集的污染物进行热催化氧化去除；
(3)微波诱导催化氧化过程结束后，停止微波加热，降温至常温，风机重新开启，循环至步骤(1)。
所述预设值为室内空气质量标准中的有机物限值时(《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002中的有机物限值。
本发明采用对甲醛等有机污染物有良好吸附性能和热催化氧化性能的纳米多孔材料作为吸附剂和催化剂，同时采用对微波具有良好吸收性能的材料作为骨架结构。首先利用纳米多孔材料室温下的吸附性能对有机污染物进行吸附富集，当出口浓度接近标准限值，采用微波快速加热微波吸收材料，进而诱导催化氧化反应的发生，利用其微波诱导的催化氧化过程对富集的甲醛等有机污染物进行彻底降解，恢复其吸附性能。当微波诱导催化氧化过程完毕以后，纳米多孔材料重新进入有机污染物的吸附去除流程，继续进行有机污染物的吸附脱除。吸附和微波诱导催化氧化过程交替实施，从而实现对室内有机污染物的长效脱除。
本发明所述的吸附催化材料是指同时具备吸附和催化功能的材料，优选地，所述纳米多孔吸附催化材料层的材料为δMnO2、纳米Pd颗粒、纳米Pt颗粒或者三者的混合物，δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的粒径大小为1-1000nm。本发明吸附催化材料所用δMnO2由现有已知方法制备得到。
进一步优选地，当采用三者的混合物时，δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的混合质量比为5：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)；最优选为5：1：1。
另一种优选地，所述纳米多孔吸附催化材料层的材料为浸渍了活性成分的氧化铝或活性炭或分子筛，所述活性成分为δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒中的至少一种，所述活性成分与氧化铝或活性炭或分子筛的质量比为0.01～5；进一步地，所述活性成分与氧化铝或活性炭或分子筛的质量比为0.1～1。
浸渍了活性成分的氧化铝或活性炭或分子筛是指浸渍了活性成分的氧化铝或浸渍了活性成分的活性炭或浸渍了活性成分的分子筛。
活性成分采用常规浸渍方法浸渍在氧化铝或活性炭或分子筛上，所述氧化铝具体可选择γAl2O3。
进一步地，当选择活性炭作为吸附催化载体时，活性成分进一步优选为δMnO2、δMnO2和纳米Pd颗粒的混合物、δMnO2和纳米Pt颗粒的混合物或δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的混合物。该吸附催化材料维持较高吸附性能的时间为40h以上，吸附饱和后(即微波腔出口检测浓度高于预设值)，通过微波辐照5～20min，将吸附在催化剂上的有机污染物原位热分解。
进一步地，当活性成分为δMnO2时，与活性炭的质量比为(0.1～0.3):1，此时微波加热升温至90～100℃，加热时间为10～20min；最优选地，其中当活性成分为δMnO2时，与活性炭的质量比为0.2:1，此时微波加热升温至100℃，加热时间为20min。该优选条件下，对甲苯的去除率稳定在99％以上。
进一步地，当活性成分为δMnO2和纳米Pd颗粒的混合物时，δMnO2和纳米Pd颗粒的质量比为4～6:1，δMnO2和纳米Pd颗粒的混合物与活性炭的质量比为(0.1～0.3):1；更进一步地，与该优选吸附催化材料对应的微波加热至90～100℃，加热时间为10～20min。在该优选条件下，对甲苯的去除率稳定在99％以上。
更进一步地，δMnO2和纳米Pd颗粒的质量比为5:1，δMnO2和纳米Pd颗粒的混合物与活性炭的质量比为0.2:1；更进一步地，与该优选吸附催化材料对应的微波加热至95℃，加热时间为15min。
进一步地，当活性成分选择δMnO2和纳米Pt颗粒的混合物时，δMnO2和纳米Pt颗粒的质量比为(5～7):1，混合物与活性炭的质量比为(0.2～0.4)：1；更进一步地，与之对应的微波加热至50～70℃，加热时间为5～10min。该优选条件组合下，对甲苯的去除率稳定在99％以上，且加热时间短。
更进一步地，δMnO2和纳米Pt颗粒的质量比为6:1，混合物与活性炭的质量比为0.3：1；更进一步地，与之对应的微波加热至60℃，加热时间为5min。
进一步地，当活性成分选择δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的混合物时，δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的质量比为5：(0.5～1.5)：(0.5～1.5)，混合物与活性炭的质量比为(0.1～0.3):1；更进一步地，与该优选吸附催化材料对应的微波加热至85～95℃，加热时间为5～15min。该优选条件组合下，对甲苯去除率稳定在99％以上，且加热时间短。
更进一步地，δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的质量比为5：1：1，混合物与活性炭的质量比为(0.1～0.3):1；更进一步地，与该优选吸附催化材料对应的微波加热至90℃，加热时间为10min。
本发明的吸附催化材料，维持较高吸附性能的时间为20～40h。
优选地，所述颗粒物过滤层的材料为H12级以上的HEPA高效过滤膜。
优选地，所述污染物为甲醛、甲苯、二甲苯中的一种或多种。
还设有控制器，所述监测仪器接入该控制器，所述风机和微波接入并受控于该控制器；监测仪器将监测数据传输给控制器，控制器根据监测数据与预设值的比较结果发出不同指令给风机和微波。
即步骤(2)和(3)为：
(2)过滤后的空气进入微波腔中，通过置于微波腔中的纳米多孔吸附催化材料层进行污染物吸附富集，同时通过监测仪器观察微波腔出口污染物浓度并传输给控制器，当监测仪器显示出口浓度超过预设值时，控制器发出指令让风机停止，同时发送指令给微波启动微波加热纳米多孔吸附催化材料层，并将纳米多孔吸附催化材料层受热升温至50℃～150℃，维持5～20min，对吸附富集的污染物进行热催化氧化去除；
(3)微波诱导催化氧化过程结束(即50℃～150℃维持5～20min)后，控制器发送指令停止微波加热，降温至常温后发送指令给风机，风机重新开启，循环至步骤(1)。
优选地，微波加热纳米多孔材料层升温至50℃～100℃。进一步优选，升温至60～100℃。
优选地，室内空气经过微波腔的空速为5000～10000m3/h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)由于微波可以直接辐照多孔催化吸附材料，可以高效将热辐射均匀分布至整个复合材料层，热能均匀地在整个复合材料层内部原位产生，直接驱动催化过程的发生，有效避免电加热过程中由于加热速度慢导致的吸附有机物二次逃逸现象。
(2)热能通过微波直接激励材料多孔催化吸附材料分子震荡产生，能量转化高效，且在催化体系内部产生，利用效率高，结合δMnO2、纳米Pd、纳米Pt催化剂优异的低温活性，实现在低温下对室内低浓度有机污染物的高效降解，对甲醛、甲苯等有机污染物的去除效率>90％，复合材料层温升<100℃。
(3)采用一体化的纳米多孔催化吸附材料混合层布置，再生不需要调整处理模块的位置，同时不需要布置复杂的加热模块和对再生过程进行精密的温度控制，极大的提高了用户的使用便利性，降低了净化设备的投资成本。
(4)所采用的MnO2为特定晶相的δMnO2，采用的贵金属催化剂为纳米级别的Pt、Pd颗粒，这些催化剂的特征都在于低温(60-100℃)就能发生催化降解作用，有效的避免了吸附的有机污染物在达到催化降解温度前从吸附催化材料中脱附并逃逸。
(5)工艺过程简单，不需要安装电加热处理模块和温度控制模块，采用的兼具吸附和催化性能的多孔材料廉价环保，易被市场接受。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中所示附图标记如下：
1—风机，2—过滤层，3—微波腔体，4—多孔材料层，5—监测器，6—控制器。
具体实施方式
如图1所示，为本发明的工艺流程图：
步骤如下：
(1)利用风机将室内空气引入颗粒物过滤层去除颗粒物；
(2)过滤后的空气通过置于微波腔中的纳米多孔催化吸附材料层进行污染物吸附富集，同时通过监测仪器观察出口污染物浓度，监测仪器将监测数据传输给控制器，控制器根据监测数据与预设值的比较结果发出不同指令给风机和微波。
当监测数据高于超过预设值时，控制器发出指令给风机，风机停止，同时发出启动指令给微波，启动微波对纳米多孔催化吸附材料层进行辐照，将纳米多孔催化材料层受热升温至50℃～100℃，维持5～20min，对吸附富集的污染物进行热催化氧化去除；微波诱导催化氧化过程结束后发送指令给风机和微波，启动风机关闭微波。
(3)微波诱导催化氧化过程结束后，停止微波加热，降温至常温，风机重新开启，循环至步骤(1)。
上述步骤循环往复进行。
采用如图1所示的工艺流程进行的实施例如下，实施例中所用原料通过市购获得或通过现有方法制备。
实施例1
纳米多孔材料为δMnO2，有机污染物为甲醛，测试空速为50000/h，进口甲醛浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为80h，吸附饱和后，微波辐照5min，复合材料层温升至约70℃，甲醛去除率稳定在98％以上。
实施例2
纳米多孔材料为纳米Pd颗粒，有机污染物为甲醛，测试空速为100000/h，进口甲醛浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为20h，吸附饱和后，微波辐照20min，复合材料层温升至约95℃，甲醛去除率稳定在98％以上。
实施例3
纳米多孔材料为纳米Pt颗粒，有机污染物为甲醛，测试空速为200000/h，进口甲醛浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为20h，吸附饱和后，微波辐照10min，复合材料层温升至约85℃，甲醛去除率稳定在98％以上。
实施例4
纳米多孔材料为δMnO2、纳米Pd颗粒、纳米Pt颗粒三者的混合物，三种纳米材料的混合比例为质量比5:1:1，有机污染物为甲醛，测试空速为300000/h，进口甲醛浓度为4mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为80h，吸附饱和后，微波辐照15min，复合材料层温升至约90℃，甲醛去除率稳定在98％以上。
实施例5
纳米多孔材料为δMnO2/γAl2O3，将δMnO2和γAl2O3按照质量比0.2:1混合加入去离子水中，剧烈搅拌混合均匀，抽滤后50～100℃干燥4～12h，得到δMnO2/γAl2O3。有机污染物为甲苯，测试空速为50000/h，进口甲苯浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为40h，吸附饱和后，微波辐照20min，复合材料层温升至约100℃，甲苯去除率稳定在99％以上。
实施例6
纳米多孔材料为δMnO2/AC，将δMnO2和活性炭按照质量比0.2:1混合加入去离子水中，剧烈搅拌混合均匀，抽滤后50～100℃干燥4～12h，得到δMnO2/AC。有机污染物为甲苯，测试空速为30000/h，进口甲苯浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为40h，吸附饱和后，微波辐照20min，复合材料层温升至约100℃，甲苯去除率稳定在99％以上。
实施例7
纳米多孔材料为δMnO2和纳米Pd颗粒，将质量比为5:1的δMnO2和纳米Pd颗粒的混合物和活性炭按照质量比0.2:1混合加入去离子水中，剧烈搅拌混合均匀，抽滤后50～100℃干燥4～12h，得到δMnO2-Pd/AC。有机污染物为甲苯，测试空速为30000/h，进口甲苯浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为40h，吸附饱和后，微波辐照15min，复合材料层温升至约95℃，甲苯去除率稳定在99％以上。
实施例8
纳米多孔材料为δMnO2和纳米Pt颗粒，将质量比为6:1的δMnO2和纳米Pt颗粒的混合物和活性炭按照质量比0.3:1混合加入去离子水中，剧烈搅拌混合均匀，抽滤后50～100℃干燥4～12h，得到δMnO2-Pt/AC。有机污染物为甲苯，测试空速为30000/h，进口甲苯浓度为4mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为90h，吸附饱和后，微波辐照5min，复合材料层温升至约60℃，甲苯去除率稳定在99％以上。
实施例9
纳米多孔材料为δMnO2、纳米Pd颗粒和纳米Pt颗粒的混合物，三者的混合比例为质量比5:1:1，将混合物和活性炭按照质量比0.2:1混合加入去离子水中，剧烈搅拌混合均匀，抽滤后50～100℃干燥4～12h，得到δMnO2-Pd-Pt/AC。有机污染物为甲苯，测试空速为30000/h，进口甲苯浓度为5mg/m3，测试结果显示常温下(25℃)多孔材料维持较高吸附性能的时间为100h，吸附饱和后，微波辐照10min，复合材料层温升至约90℃，甲苯去除率稳定在99％以上。
以上所述仅为本发明专利的具体实施案例，但本发明专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。