一种用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置及其净化方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空气净化领域，具体涉及一种用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置及其净化方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济快速发展，城市机动车保有量不断增加，由机动车造成的道路交通拥堵和空气污染已经影响了人们的日常出行和身体健康。开发城市半封闭空间如道路隧道、地下停车场等能够部分缓解交通拥堵等问题。但此类空间自然通风受到限制，因汽车通行、停靠产生的尾气污染物聚集在半封闭空间中，导致空气质量下降。半封闭空间如隧道、停车场等存在空气污染严重、能见度低和噪声等问题。其空气污染物种类繁多，主要包括颗粒物(PM)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、碳氢化合物(HC)等。其中机动车尾气排放产生的N0x、C0、HC是隧道、停车场等半封闭空间的典型空气污染物。半封闭空间大气污染物的浓度低、所处场所的相对湿度高、处理气量大等不利因素，造成了此类型的大气污染在常温下很难治理。
[0003]公开号为CN1533830A的中国专利文献公开了一种光催化净化空气的装置，包括光催化反应腔、附载有光催化剂的过流材料、光光照射装置，其特征是:在所述的光催化反应腔中设有附载有光催化剂层的过流材料，在过流材料之间设有光照射装置，在光催化反应腔的前后或下上分别设有进气口和出气口。该装置针对在密封环境中的甲醛进行处理，处理量小，对象较单一，且需较长的停留时间。
[0004]公开号为CN1834542A的中国专利文献公开了一种光催化氧化室内空气净化装置，由1-5个光催化反应单元构成;每个光催化反应单元由载体和以二氧化钛光触媒复合溶液作光催化剂的蜂窝状光触媒滤网，及紫外灯组成，光触媒滤网与紫外灯的距离为0.5-20cm;光催化剂以浸渍、涂复或喷涂方式附着在载体上，浸渍、涂复或喷涂的次数为1-10次，然后在20-180 0C干燥20-180min。该发明针对室内二甲苯、甲醛进行处理，所需处理时间较长，且催化剂的制备步骤较多。
[0005]因此，迫需开发一种针对隧道、地下车库等半封闭空间中大气量、多污染物的光催化-吸附脱除工艺，有效改善半封闭空间的空气质量。
【发明内容】
[0006]为解决现有空气净化装置的适用范围窄，净化成本高等技术问题，本发明提供了一种用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置及其净化方法。通过本发明，可有效降低净化处理成本，提高污染物净化效果。
[0007]—种用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置，包括:带有进风口和出风口的机箱，机箱内沿气体流向依次设置风机、光催化区和吸附区；所述光催化区中充满光催化剂，光催化剂中包埋有沿气体流向布置的紫外灯管，吸附区充满吸附材料。
[0008]本发明中，半封闭空间内的污染气体在风机作用下流经光催化区，在紫外灯管辐照下，经光催化剂催化氧化，再经吸附区的吸附材料吸附，从而达到空气中的污染物无害或减害化排放。如污染气体如中的NOx经氧化成为NO2，经吸附区吸附或吸收脱除;CO被氧化成无毒的CO2排出或被吸收；SO2部分或全部被氧化成S03，再经吸附材料吸收，达到固硫作用。同理，污染气体HC氧化成无毒COdra2O排出或被部分吸附。本发明中，所述的紫外灯管沿气体流向方向包埋在光催化剂内，可有效提高空气中污染物的光催化效率，提高污染物的清除率。
[0009]作为优选，光催化区设有沿气流方向的贯穿孔，紫外灯管插接在所述的贯穿孔内。进一步优选，贯穿孔与紫外灯管留有间隙。
[0010]所述的光催化区设有多个所述的贯穿孔，各贯穿孔都插接有紫外灯管。
[0011]通过所述紫外灯管的设置方式，不仅有利于提高光催化剂效率，还可降低紫外灯管的发热，延长紫外灯管的使用寿命。
[0012]作为优选，每根紫外灯管平行设置，均匀分布在光催化区内。
[0013]本发明可结合其他空气净化技术共同进行空气处理。如结合静电除尘技术去除颗粒物等污染物。
[0014]本发明适用于小装置设计点对点分散处理污染气体，如布置在空间地面两侧，或悬挂在空间两侧和顶部;本发明也适用于大构筑物设计集中处理污染气体，如集成与空间排风系统中，布置在排风系统前段或者后端。
[0015]本发明中，贯通所述机箱内部的风道的两个端口分别为进风口和出风口。所述的机箱由钢或有机玻璃浇筑而成，整体构造呈长方体型或圆柱体型，长方体型宽或圆柱体直径优选为0.5m-15m。所述的机箱的长度或高优选为lm_20m。
[0016]所述的机箱的进风口端设有收窄部，便于安装风机，降低成本，作为优选，风机的直径为0.5m_10m。
[0017]光催化区与风机的最近距离为0.1m_2m。
[0018]光催化区填充了大量具有多孔结构的光催化剂，可一体填充，并通过丝网固定。
[0019]作为优选，光催化区的空隙率为10-30%，孔径为0.1-0.2mm。
[0020]作为优选，所述的光催化区由多片光催化层组合而成，相邻光催化层的距离为0.5-1.5cm，光催化层的厚度为0.1-0.3cm。所述的光催化层由所述的光催化剂填充而成。
[0021]也即是，将所述的光催化区沿风向方向分隔成多个光催化单元，相邻光催化单元的距离为0.5-1.5cm，单个光催化单元的厚度为0.1-0.3cm。
[0022]进一步优选，所述的光催化区分隔成5-15个光催化单元。
[0023]由多层光催化层(光催化单元)组合布置成的光催化区的催化效果更好，气流风阻小，气流对紫外灯管的吹扫更充分，有助于提高紫外灯的使用期限。
[0024]作为优选，光催化区沿气流方向的厚度为0.lm_2m。
[0025]吸附区与光催化区的最近距离为0.lm_2m。
[0026]吸附区填充了大量吸附材料，吸附区沿气流方向的厚度为0.lm_2m。吸附区可由单一较厚的吸附层组成通过丝网一体填充，也可为多层吸附材料层组合而成。
[0027]作为优选，吸附区的空隙率为10-30%，孔径为0.1-0.2mm。
[0028]作为优选，所述的吸附区由多片吸附层(吸附材料薄片)组合而成，相邻光吸附层的距离为0.5-1.5cm，吸附层的厚度为0.1-0.3cm。
[0029]也即是，将所述的吸附区沿风向方向分隔成多个吸附单元，相邻吸附单元的距离为0.5-1.5cm，吸附单元的厚度为0.1-0.3cm。
[0030]进一步优选，所述的吸附区由5-15片所述的多片吸附层组合而成。
[0031]本发明的核心部分为光催化区和吸附区，光催化氧化材料(光催化剂)和吸附材料的性能将直接影响到本发明的污染气体处理效率。
[0032]所述的光催化剂为掺杂贵金属的负载纳米氧化钛；
[0033]所述的吸附材料为浸渍有吸附助剂的活性炭或硅胶。
[0034]作为优选，所述的贵金属的元素为银、钌、铑、钯和铂中的至少一种。
[0035]光催化剂负载的载体为碳化硅、氧化铝、活性炭、水泥基材料、陶瓷、金属构件、堇青石、玻璃或树脂。
[0036]作为优选，所述的光催化剂的载体为碳化硅、氧化铝或活性炭。
[0037]本发明还提供了一种所述的光催化剂的制备方法，包括以下步骤:
[0038]步骤(I):配制贵金属水溶液:
[0039]步骤(2):向贵金属水溶液中投加氧化钛粉末，再加入载体，搅拌后制得光催化溶液；以贵金属重量计，贵金属与氧化钛的重量比为0.0001?0.01:1;
[0040]步骤(3):烘干
[0041]步骤(2)处理完成后，将负责有金属的载体晾干，再经热处理烘干，制得所述的光催化剂。
[0042]步骤(I)中，将所述的贵金属的水溶性化合物或氧化物溶解或分散在水中，搅拌制得贵金属水溶液。
[0043]作为优选，所述的贵金属来源于银的水溶性化合物或氧化物、钌的水溶性化合物或氧化物、铑水溶性的化合物或氧化物、钯水溶性的化合物或氧化物和铂水溶性的化合物或氧化物中的一种或多种。
[0044]进一步优选，所述的贵金属来源于硝酸银、氯化钯、氯化铑、氯化钌、氯化铂或氧化银中的一种或多种。
[0045]贵金属水溶液配制完成后，加入二氧化钛，在所述贵金属与氧化钛的重量比下可制得催化效果较好的光催化剂。光催化剂中，载体的加入可使光催化区充满大量间隙，保证空气的流通，再辅助本发明的紫外灯管包埋式的设置方式，可提高污染物的催化氧化效果，降低污染物的去除率，还有助于降低贵金属的掺杂量，降低成本。
[0046]作为优选，步骤(2)中，所述的碳化硅、活性炭或树脂。
[0047]步骤(2)处理完成后，经过步骤(3)的热处理，烘干水分等其他溶剂，制得所述的光催化剂。
[0048]贵金属的添加形式为水溶性盐，步骤(3)的烘干温度为30?100°C。
[0049]当贵金属的添加形式为贵金属的金属氧化物，步骤(3)的烘干温度为400?500°C，煅烧时间为0.5?5小时。
[0050]本发明还提供了一种用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的吸附材料的制备方法，包括:配制吸附助剂溶液，向吸附助剂溶液中投加活性炭或硅胶，搅拌后经30?100°C温度下烘干制得所述的吸附材料；其中，吸附助剂溶液中，吸附助剂的质量浓度为0.01%?30%。
[0051 ]所述的吸附助剂为水溶性的氧化物、还原物、碱或酸。
[0052]本发明中，所述的吸附区可为一体填充的单一吸附助剂浸染的活性炭或硅胶;也可采用不同成分浸染的吸附单元(吸附层)组合成吸附区。如，吸附区顺次由氧化物浸染的活性炭吸附层、碱浸染的活性炭吸附层组成。
[0053]作为优选，所述的吸附助剂为高锰酸钾、硫化钠、双氧水、氢氧化钠、氢氧化钾、硝酸、盐酸或硫酸。
[0054]进一步优选，所述的吸附材料为高锰酸钾浸染的活性炭，其中，高锰酸钾占吸附材料的重量为0.01-5 %。
[0055]本发明还提供了一种利用所述的用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的空气净化方法，在风机的驱动下，气体由进风口进入，在紫外光照下经光催化剂催化氧化，再经吸附材料吸附、过滤后由出风口排出；
[0056]所述紫外灯管的光源波长为274nm。
[0057]进风口处的气体流量为5-10m3/s。
[0058]本发明中，通过紫外灯管、光催化剂和吸附材料的协同降低空气中污染物的去除率，改善空气质量，此外，有限降低贵金属的掺杂含量，降低处理成本。
【附图说明】
[0059]图1为用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的结构示意图；
[0060]图2为用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的风机结构示意图；
[0061]图3为用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的光催化区横截面示意图；
[0062]图4为用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的吸附区横截面示意图。
【具体实施方式】
[0063]如图1-图4所示，用于隧道、停车场空间多污染气体的净化装置的机箱5整体呈长方体型，宽为Im，长度为3m，包括:带有进风口 6和出风口 7的机箱5，机箱5内沿气体流向依次设置风机1、光催化区2和吸附区3;所述光催化区2中充满多孔的光催化剂，光催化剂中包埋有沿气体流向布置的紫外灯管4，吸附区3充满吸附材料。
[0064]所述的机箱5的进风口端设有收窄部(图1中未示出)，便于安装风机I，风机I的直径为0.5m。
[0065]风机I与光催化区2的最近距离为0.lm-2m。光催化区2设有多个