[發(fā)明專利]一種催化氧化處理空氣中甲醛的方法與裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710398616.2
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN107096380A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余皓;王坤;彭峰;王紅娟
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開了一種催化氧化處理空氣中甲醛的方法與裝置。該方法使用整體型碳材料作為氧化甲醛的催化劑的載體，利用其優(yōu)異的焦耳熱性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)以及電熱轉(zhuǎn)化效率，將催化劑作為一個純電阻加熱元件通過電熱方式直接加熱催化劑，無需在反應(yīng)器中使用其他加熱元件造成不必要的能量消耗。該方法將Ag/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;催化劑負(fù)載在整體型的多孔碳材料上，然后將整體型碳基催化劑置于反應(yīng)器內(nèi)，兩端連接金屬電極并施以電壓，使催化劑升溫到20?300℃；當(dāng)含有10?500ppm甲醛的空氣以15000?90000mlhsupgt;?1/supgt;gsupgt;?1/supgt;的空速流過反應(yīng)器，甲醛轉(zhuǎn)化率可達(dá)95%以上。該方法甲醛催化氧化效果好，能量利用效率高，反應(yīng)器壓降小，操作簡便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)保節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種催化氧化處理空氣中甲醛的方法與裝置。

背景技術(shù)

室內(nèi)有害揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile?Organic?Compounds,VOC)指的是揮發(fā)性的碳?xì)浠衔锛捌溲苌铩＜兹┦荲OC中最具代表性的污染物，主要來源是現(xiàn)在化學(xué)工業(yè)帶來的各種膠類物質(zhì)和各種粘合劑，長期生活在含有甲醛的環(huán)境中對人的眼睛、心腦血管、呼吸系統(tǒng)以及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害。甲醛以其來源廣泛、危害性大、持續(xù)時間長等特點(diǎn)，已成為我國普遍存在且較為嚴(yán)重的室內(nèi)污染物之一，治理甲醛迫在眉睫。目前常用的甲醛處理方法主要有吸附法，生物法，催化氧化法，熱氧化法，等離子法等。對于像甲醛這種不須回收的VOC，熱氧化法與催化氧化法是較為徹底的處理方法。其中，甲醛的催化氧化法是成本最低、最容易實(shí)現(xiàn)廣泛使用的方法，在工業(yè)上甲醛處理方面具有較好的應(yīng)用前景。

我國規(guī)定居室空氣中甲醛的最高容許濃度為0.08mg/m³。為保證在低濃度的甲醛環(huán)境下同樣具有高轉(zhuǎn)化率，對催化劑的活性有較高的要求。處理甲醛的催化劑可以大致分為兩類：一類是貴金屬催化劑，如Pt、Au、Pd、Rh等；一類是過渡金屬氧化物，如MnO₂、CeO₂、Co₃O₄等。根據(jù)近年文獻(xiàn)報道，具有復(fù)合活性組分的催化劑—如貴金屬和過渡金屬氧化物結(jié)合、多種過渡金屬復(fù)合等可提高催化活性。Wu?Jiang(Environ.Sci.Technol.2016,50,5370-5378)等人的研究以及Tan?Hongyi(Environ.Sci.Technol.2015,49,8675-8682)等人的研究都證實(shí)這一觀點(diǎn)。專利CN104353465提出了一種Co₃O₄/CeO₂核殼結(jié)構(gòu)的催化劑，其在室溫下就對甲醛有良好的催化氧化活性。專利CN105013491報道了一種以鎳鹽、鈷鹽、表面活性劑為原料制備得到的NiCo₂O₄納米片狀催化劑，具有高效低成本等優(yōu)點(diǎn)。專利CN104722299采用了CeO₂納米立方塊為載體，負(fù)載納米金屬Pd顆粒作為活性組分，可以將大部分或者全部甲醛在室溫條件下轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，沒有甲酸、一氧化碳等副產(chǎn)物。

在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)氣固相反應(yīng)裝置需要加熱元件的引入來對反應(yīng)體系進(jìn)行加熱使其達(dá)到反應(yīng)所需溫度。本發(fā)明以電能作為能量輸入方式，利用整體型碳材料的焦耳熱性質(zhì)加熱催化劑。負(fù)載有活性組分的整體型催化劑在反應(yīng)裝置體系中，其自身作為一個純電阻加熱元件，將直流穩(wěn)壓電源通過兩端對其輸入的電能高效轉(zhuǎn)化為熱能，使整體型催化劑自身局部達(dá)到反應(yīng)所需溫度。在實(shí)現(xiàn)能量高效利用的同時，避免了向體系中引入額外的加熱元件所造成的不必要的能量消耗。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種催化氧化處理空氣中甲醛的方法與裝置，可用于高效低能耗地清除室內(nèi)空氣或工廠尾氣中的甲醛。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案。

一種催化氧化處理空氣中甲醛的方法，包括以下步驟：