一种去除家具VOCs的方法与装置

一种去除家具vocs的方法与装置
技术领域
1.本发明涉及vocs处理技术领域，更具体地，涉及一种去除家具vocs的方法与装置。


背景技术：

2.近年来，随着生活水平提高带来的装修风潮，以人造板为基材的木制家具产品(如电视柜、沙发、茶几、餐桌、餐椅和鞋柜等)在室内装修十分常见。木制家具所用的人造板材普遍使用的胶粘剂会释放出异味，这些异味挥发性有机化合物(vocs)除了造成令人不愉快的感官体验外，还会对人体造成损伤，影响人体的呼吸系统和血液循环系统。例如甲醛作为典型的装修异味vocs，已被国际癌症研究机构(iarc)明确认定为一类致癌物。高浓度的家具异味vocs能诱导耳、鼻、喉的癌症，即便是长期低剂量的暴露仍会刺激引起咳嗽、流泪、打嚏喷、头晕、恶心、呕吐等不适症状。
[0003][0004]
现有的室内家具异味vocs处理技术包括吸附法、光催化法以及催化氧化法，但是这些技术都是针对在家具老化过程释放的异味，只有异味挥发出来后，才能进行降解去除，而且去除周期较长。家具异味释放是一个长期的过程，在用上述方法末端处理家具异味的过程中不可避免地使得人体仍旧暴露在一定浓度的异味vocs下。
[0005]
为了去除家具vocs，现有技术公开了一种密封空间除voc的装置，其通过uvc紫外线灯照射臭氧和水蒸气产生的活性氢氧自由基与密封空间空气中的 voc发生反应，实现去除voc的去除。其针对的voc的去除是密封空间内已经产生的voc，然而，家具内部仍然会不断散发voc到密封空间中，对人体健康造成负面影响。


技术实现要素：

[0006]
本发明要解决的技术问题是克服现有家具内部仍然会不断散发voc到密封空间中，对人体健康造成负面影响的缺陷和不足，提供一种去除家具vocs的方法，通过电红外辐射加热脱附、vuv深度处理和臭氧催化氧化，实现了家具异味vocs快速降解技术，提供了家具异味去除的根本方法。
[0007]
本发明的另一目的在于提供一种除家具vocs的装置。
[0008]
本发明上述目的通过以下技术方案实现：
[0009]
一种去除家具vocs的方法，包括如下步骤：
[0010]
s1.在密闭空间内，对家具定点加热脱附vocs；
[0011]
s2.开启真空紫外线去除vocs；
[0012]
s3.臭氧催化氧化剂催化氧化臭氧；
[0013]
其中，s1中，采用红外线加热家具，红外线的波长为1.5μm～400μm，加热后家具的温度为25～45℃；
[0014]
s2中，真空紫外线的波长为150～200nm；
[0015]
s3中，臭氧催化氧化剂的载体为活性炭，活性组分为锰氧化物。
[0016]
本发明通过电红外辐射加热脱附+vuv深度处理+臭氧催化氧化的家具异味 vocs快速降解技术，提供了家具异味去除的治本思路。电红外辐射加热是利用电红外辐射器件发射的红外线以热辐射的方式实现热传导。当在家具接受电红外辐射后，深层结构受热，迅速升温，家具中含有的异味分子受热向外挥发。相对于常规的热蒸汽传热的方法，红外辐射加热可实现高热利用率的定点加热。真空紫外线(vacuum ultraviolet，vuv)是波长范围在150nm～200nm的高能紫外线，首先能直接光解异味vocs，其次高能vuv激发水和氧气产生活性氧物种可以间接和vocs反应，再次产生的臭氧在臭氧催化氧化剂上分解为活性氧物种，也可用于vocs的反应去除。不同于常见的活性炭吸附等惰性被动的次生臭氧处理，臭氧催化氧化法将臭氧变废为宝，化害为利，定向地用于异味处理。
[0017]
本发明针对家具异味vocs的促进释放与原位降解方法使用电红外辐射加热脱附+vuv深度处理+臭氧催化氧化的组合技术，在红外辐射加热下促进异味分子的释放，通过vuv高能光子的直接断键和伴生活性氧物种的间接降解，双管齐下处理异味vocs，臭氧催化氧化技术将有害副产物臭氧降解为活性氧物种，进一步与异味vocs反应，化害为利。三种组合技术取长补短，协同降解vocs。
[0018]
密闭门窗可以保证红外加热效果，避免家具异味在大空间的扩散而增大污染范围。同时开启电红外辐射加热管与vuv管，并开启内置风机将释放出来的异味和vuv激发产生的臭氧同时抽引，在臭氧催化氧化剂表面发生异味分子和活性氧物种的接触和反应。
[0019]
加热后家具的温度为25～45℃，高温条件下家具板材内异味vocs释放加快，同时高温条件对所选用的vuv灯管光功率无损害，不危害vuv灯管的正常工作，且高温条件能降低臭氧催化氧化的反应活化能，提高催化剂的臭氧催化氧化效率。且由于红外辐射加热的定点加热，避免对家具的大面积加热，从而破坏家具表面的结构和功能。本发明针对家具异味vocs的促进释放与原位降解方法在高温条件下实现家具异味vocs的释放和降解。
[0020]
其中，真空紫外线可以由能够发射185nm波长紫外线的耐高温灯管获得。
[0021]
臭氧催化氧化剂为锰基活性炭，锰元素在所有过渡金属中有最优异的臭氧分解速率，将臭氧降解为活性氧物种实现臭氧去除，同时活性炭对异味vocs分子和产生臭氧实现吸附富集，其丰富的比表面积为异味分子和活性氧物种提供反应位点。
[0022]
优选地，s1中，红外线的波长为2.5～15μm。
[0023]
优选地，s1中，加热后家具的温度为30～40℃。
[0024]
优选地，s2中，真空紫外线的波长为185nm。
[0025]
优选地，s3中，所述臭氧催化剂中，活性组分的负载量为5～10％。
[0026]
优选地，s3中，臭氧催化剂的比表面积为1000～1600m2/g。
[0027]
优选地，s3中，臭氧催化剂由活性炭和高锰酸钾之间的氧化还原反应后，经200～400℃高温煅烧制得。
[0028]
优选地，s1中，vocs的处理初始浓度为0.1～10ppm。
[0029]
本发明还保护一种去除家具vocs的装置，包括箱体、红外辐射加热管、 vuv管、臭氧催化氧化剂层、温度传感器、vocs浓度传感器、风机和空气循环器，红外辐射加热管、vuv管、臭氧催化氧化剂层均设置于箱体内部，红外辐射加热管和vuv管分别设置于臭氧催化氧化剂层的下方和上方，温度传感器设置于箱体外侧并与红外辐射加热管通过电连接，vocs浓度传感器设置于箱体外侧并与vuv管通过电连接，风机设置于箱体外侧用于将空气引入
箱体内，空气循环器设置于箱体内部。
[0030]
优选地，vuv管的灯管材料的灯管为石英材料，185nm紫外光稳定透射温度区间为150～200℃，莫氏度为7级。
[0031]
本发明的vuv管为耐高温、大功率、高臭氧的vuv管，能够在高温下稳定放出185nm的高能紫外线，开灯30分钟后臭氧产生量维持在30ppm左右。
[0032]
耐高温的vuv管的作用为：当装置实际应用时，红外线照射对家具表面进行加热，形成高温局部环境，耐高温vuv管能保持在高温环境下的vuv光强度，避免高温下的光衰减，同时避免不耐高温灯管在外界温度升高时发生炸裂的事故隐患。
[0033]
在实际工作过程中，vuv管工作波长为185nm，工作电流为1a，电压150v，功率为150w。60℃下185nm紫外线输出为7.5w，工作环境温度为5～40摄氏度。
[0034]
优选地，还包括可旋转反射罩和可旋转反光罩，可旋转反射罩和可旋转反光罩安装于箱体1的前板上，根据实际需要调整旋转角度，实现对红外线和vuv 光照射角度的灵活调节。
[0035]
优选地，箱体的顶板和/或侧板上开设有散热口。
[0036]
箱体的底板下方还包括折叠支架。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0038]
本发明的去除家具vocs的方法在18.5h后，家具板材中vocs的去除率达到了34％以上。
[0039]
本发明的去除家具vocs的装置利用红外辐射加热+vuv原位降解vocs+ 臭氧催化氧化的技术原理，三大模块彼此适应互相增强，能够有效去除家具 vocs，避免家具vocs缓释过程对人体造成的急性和慢性暴露健康威胁。
附图说明
[0040]
图1为本发明方法及装置对vocs甲醛的降解效果。甲醛初始浓度为10ppm。
[0041]
图2为本发明去除家具vocs的装置的结构示意图。
[0042]
图3为图2中箱体内部部分构件的结构示意图。
[0043]
图4为图2中箱体内部空气循环器的结构示意图。
[0044]
图5为本发明装置的另一结构示意图。
[0045]
图2～图5中，1-箱体、101-前板、2-红外辐射加热管、3-vuv管、4-臭氧催化氧化剂层、5-温度传感器、6-vocs浓度传感器、7-风机、8-空气循环器、9
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可旋转反射罩、10-可旋转反光罩、11-散热口、12-折叠支架。
具体实施方式
[0046]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
[0047]
实施例1
[0048]
一种去除家具vocs的方法，包括如下步骤：
[0049]
s1.在密闭空间内，对家具定点加热脱附vocs；
[0050]
s2.开启真空紫外线去除vocs；
[0051]
s3.臭氧催化氧化剂催化氧化臭氧；
[0052]
其中，s1中，采用红外线加热家具，红外线的波长为2.5～15μm，加热后家具的温度为30℃；
[0053]
s2中，真空紫外线的波长为185nm；
[0054]
s3中，臭氧催化氧化剂的载体为活性炭，活性组分为锰氧化物，活性组分的负载量为10％。
[0055]
臭氧催化氧化剂的比表面积为近1000m2/g。
[0056]
臭氧催化氧化剂可以通过如下方法制备得到：将研磨过筛后的活性炭与相应比例的高锰酸钾溶液拌匀反应，使得mn/c的摩尔比为10％，水分蒸干后在 200～400℃下高温煅烧。
[0057]
实施例2
[0058]
一种去除家具vocs的方法，包括如下步骤：
[0059]
s1.在密闭空间内，对家具定点加热脱附vocs；
[0060]
s2.开启真空紫外线去除vocs；
[0061]
s3.臭氧催化氧化剂催化氧化臭氧；
[0062]
其中，s1中，采用红外线加热家具，红外线的波长为2.5～15μm，加热后家具的温度为40℃；
[0063]
s2中，真空紫外线的波长为185nm；
[0064]
s3中，臭氧催化氧化剂的载体为活性炭，活性组分为锰氧化物，活性组分的负载量为10％。
[0065]
臭氧催化氧化剂的比表面积为近1000m2/g。
[0066]
臭氧催化氧化剂可以通过如下方法制备得到：将研磨过筛后的活性炭与相应比例的高锰酸钾溶液拌匀反应，使得mn/c的摩尔比为10％，水分蒸干后在200～400℃下高温煅烧。
[0067]
实施例3
[0068]
一种去除家具vocs的方法，包括如下步骤：
[0069]
s1.在密闭空间内，对家具定点加热脱附vocs；
[0070]
s2.开启真空紫外线去除vocs；
[0071]
s3.臭氧催化氧化剂催化氧化臭氧；
[0072]
其中，s1中，采用红外线加热家具，红外线的波长为2.5～15μm，加热后家具的温度为30℃；
[0073]
s2中，真空紫外线的波长为185nm；
[0074]
s3中，臭氧催化氧化剂的载体为活性炭，活性组分为锰氧化物，活性组分的负载量为5％。
[0075]
臭氧催化氧化剂的比表面积为近1600m2/g。
[0076]
臭氧催化氧化剂可以通过如下方法制备得到：将研磨过筛后的活性炭与相应比例的高锰酸钾溶液拌匀反应，使得mn/c的摩尔比为5％，水分蒸干后在200～400℃下高温煅烧。
[0077]
实施例4
[0078]
如图2～4所示，一种去除家具vocs的装置，包括箱体1、红外辐射加热管 2、vuv管3、臭氧催化氧化剂层4、温度传感器5、vocs浓度传感器6、风机 7和空气循环器8，红外辐射加热管2、vuv管3、臭氧催化氧化剂层4均设置于箱体1内部，红外辐射加热管2和vuv管3分别设置于臭氧催化氧化剂层4 的下方和上方，温度传感器5设置于箱体1外侧并与红外辐射加热管2通过电连接，vocs浓度传感器6设置于箱体1外侧并与vuv管3通过电连接，风机7 设置于箱体1外侧用于将空气引入箱体1内，空气循环器8设置于箱体1内部。
[0079]
vuv管3的灯管为石英材料，185nm紫外光稳定透射温度区间为150～200℃，莫氏度为7级。
[0080]
该去除家具vocs的装置的使用方法如下：
[0081]
s1.开启风机7与空气循环器8；
[0082]
s2.开启红外辐射加热管2、vuv管3，使其进入工作状态，并打开温度传感器5与vocs浓度传感器6；
[0083]
s3.当vocs浓度传感器6示数降至室内标准范围内时，关闭红外辐射加热管2、vuv管3，保持风机7与空气循环器8开启1～2h后关闭。
[0084]
实施例5
[0085]
如图2～5所示，一种去除家具vocs的装置，与实施例3不同的是，
[0086]
还包括可旋转反射罩9和可旋转反光罩10，可旋转反射罩9和可旋转反光罩10安装于箱体1的前板101上。
[0087]
可旋转反射罩9和可旋转反光罩10可根据实际需要调整旋转角度，从而调节红外线和紫外线的照射角度。
[0088]
箱体1的顶板和/或侧板上开设有散热口11。
[0089]
箱体1的底板下方还包括折叠支架12，从而调节装置的高度，实现对家具高处位点的处理。
[0090]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0091]
结果检测
[0092]
市售常见板材应用实施例1～2的方法进行处理，采用气相色谱测定vocs 的浓度，测试结果如表1所示。
[0093]
表1
[0094][0095]
市售常见板材应用实施例1、实施例3的方法进行处理，采用光声光谱仪测定vocs的浓度，测试结果如续表1和图1所示。
[0096]
续表1
[0097][0098]
从上述数据可以看出，本发明的去除家具vocs的方法在18.5h后，家具板材中vocs的去除率达到了34％以上。
[0099]
本发明的去除家具vocs的装置，采用电红外辐射加热技术与vuv技术+ 臭氧催化氧化组合的方法，对新旧家具释放的tvocs进行快速促进释放与原位降解矿化处理，有效避免家具tvocs释放对人体造成的健康威胁和身体损害。
[0100]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。