CN1410148A

CN1410148A - 再生式有害气体过滤器及其过滤材料

Info

Publication number: CN1410148A
Application number: CN 01126871
Authority: CN
Inventors: 区峰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-16

Abstract

本发明公开了一种可再生使用的有害气体过滤器及其过滤材料制作法。其特性是直接对活性炭纤维过滤材料通电加热再生。滤材上可负载VOC气体和恶臭气体的氧化催化剂及其助催化剂，催化剂主要是钯和少量的铂，其含量分别为活性炭纤维重量的0.01－2.5％和0－0.8％。助催化剂主要是过渡金属和镧系金属的氧化物，其负载总重量为活性炭纤维重量的0.08－5％。以此过滤材料制成的过滤器的基本特征是折叠的活性炭纤维之间必须以耐热绝缘材料隔开，如：云母片、无机纤维。

Description

再生式有害气体过滤器及其过滤材料

本发明是有关一种可再生式空气净化用的吸附催化氧化材料及其制成的过滤器。更详细地说，这种过滤器是用于空气中有害气体的净化，如：甲醛、苯、甲苯等有害VOC气体(挥发性有机物)，及硫化氢、氨等恶臭气体的吸附、催化氧化处理，特别使用于生活空间中上述有害气体的净化，如：办公室、家庭或其它公共场所等室内空气的净化。

近年来，随着生活环境的变化，特别是室内装修材料的广泛使用，人们对存在于生活空间中的苯类、醛类和硫化氢、氨类等有害气体的关心程度越来越高。为了除去这些有害气体，以保持舒适、安全的生活环境，需要选择有效的净化材料，还必须考虑其使用效率和使用成本或使用寿命。

现有的净化材料中，以比表面积大的多孔吸附剂的一次性净化效率高，但其往往使用寿命短，更换麻烦。因此，有人在现有吸附剂的基础上，添加催化剂，以达到延长使用寿命的目的。从目前公开的专利和有关科技文献来看，尚未解决苯类气体在室温下的催化氧化技术问题，甚至对于甲醛也仅仅靠原先的吸附功能去除的，如：CN1108198，申请号94119329.2中所述。因此，目前想要有效分解吸附的碳氢有机化合物(苯类、醛类等)，催化氧化所需的基本温度仍然必不可少。

日本公开特许中，JP07,289,892(95,289,892)公开了一种催化除臭技术，它以铂或钯、氧化钡、氧化铝、氧化铈和硅为组分，并将上述组分载于二氧化硅、三氧化二铝分子筛上，然后涂敷于铁片上，当铁片通电时发热，使得催化材料能够反复脱除臭气。JP05,84,441(93,84,441)中，也涉及类似的内容，都主要用于电冰箱除臭器。国内同类的专利有CN1157188(申请号96121320.5)中公开的方法。由于以上的专利中均未选择高效的吸附材料(大比表面积吸附材料)为载体，因此很难用于室内大空间的空气净化及再生使用。

本发明选择了目前优异的大比表面的非极性吸附材料——活性炭纤维为载体，其加工成型的适应性强，可满足室内大空间快速高效的净化要求。活性炭纤维吸附饱和后，利用其一定的导电性直接通电加热再生，其热效率比其它加热方式高得多。专利CN1039364中也公开了对用过的废颗粒活性炭直接放电加热再生的类似方法，与其它加热法比较，热效率也提高了一倍。

本发明采用了对活性炭纤维直接通电加热的方式，其明显的特点是使得活性炭纤维在加热过程中获得了很好的热均匀性。

现有再生式吸附解吸过滤器再生方式有减压解吸、蒸汽解吸和热解吸的再生方式。减压解吸所需的设备复杂，特另是对于室内有害气体低浓度的要求，减压的真空度要求很高，因此未见到该技术可用于室内空气净化。蒸汽解吸用于室内空气净化也不现实。热解吸处理工业废气常用的方式是采用活性炭或活性炭纤维制作的蜂窝轮连续吸附解吸的方式，一般使用于较高浓度有机废气处理。由于蜂窝轮制作过程中，加入了其它无机粘结剂使之成型，增加强度，同时却牺牲了气体迅速交换所需的大比表面积，使得解吸至低浓度时，有害气体浓度在时间上发生拖尾现象，因此也没有在室内空气净化领域推广。

本发明中所用的活性炭纤维制成的吸附催化滤料，其负载贵金属钯和铂的比例为活性炭纤维重量的0.01-2.5％和0-0.8％。负载的助催化剂是过渡金属氧化物或镧系稀土金属氧化物，也可以是它们的混合物，如：氧化铜、氧化锆、氧化铬、氧化锰、氧化镍、氧化钒、氧化铈等，其总的比例是活性炭纤维载体重量的0.08-5.0％。

催化剂和助催化剂在活性炭纤维上的负载方式为：先将上述比例的过渡金属或镧系金属的硝酸盐或有机酸盐用水溶解后浸渍于活性炭纤维上，2-7小时后，在180-300℃惰性气体保护下，加热2-6小时，使金属盐分解为相应氧化物。或将负载的金属盐转化为氢氧化物后，再在上述条件下加热分解制成。然后在PH为1-7的上述比例PdCl₂和PtCl₄中浸渍2-6小时，取出后在120℃干燥2-5小时，并在180-570℃惰性气体保护下焙烧2-10小时最后制得。

实施例1：

将100克比表面在1200-1500m²/g的活性炭纤维毡浸渍300克溶有1.5克硝酸铜和1.5克硝酸锰的蒸馏水溶液3小时，然后在120℃干燥4小时，置入氮气保护的加热炉内在250℃和加热3小时，取出冷却后，浸渍PH＝4的0.3％的PdCl₂ 4小时，经120干燥2小时，500℃氮气保护下焙烧5小时，即制得最终吸附催化热再生材料。

实施例2：

将100克比表面为1200-1500m²/g的活性炭纤维毡浸渍300克溶有0.5克醋酸铜、0.5克醋酸钒和0.5克醋酸镍的蒸馏水溶液3小时，然后在120℃干燥4小时，再置于氮气保护的加热炉中加热至300℃3小时，取出冷却后，浸渍PH＝4.5的0.3％PdCl₂和0.1％PtCl₄溶液4小时，经120℃干燥2小时，500℃氮气保护焙烧5小时，制得最终吸附催化热再生材料。

上述制得的吸附催化再生材料在接通220-240伏50赫兹交流电后，加热至60-230℃20-120分钟，其表面吸附的VOC有害气体及恶臭气体的85-95％被去除，使得吸附材料被再生。

用上述制得的吸附催化材料制作的有害气体过滤器的基本形式有旁通式和折板式。旁通式过滤器是在使用时被净化的空气流向平行于活性炭纤维布或毡的表面，有害气体在流动过程中以色谱交换的方式被吸附，其特点是阻力小。折板式过滤器是通过波纹式折叠活性炭布或毡，使被净化的空气垂直穿过活性炭纤维布或毡，折叠后面积的增大使得通过同一截面的一定风量的面风速减小，从而提高了一次性净化效率。本发明中这两种方式实施的共同特征是在活性炭纤维相互折叠的层与层之间以耐热绝缘材料隔开，如：可选用云母片、复合云母片、玻璃、陶瓷片、玻璃纤维、陶瓷纤维等材料。由此防止再生加热时发生漏电，同时起到隔热作用。

若选用玻璃纤维或其它无机纤维将活性炭纤维两外层包衬后，可制作任意形式的过滤器，而不至于发生再生加热短路及飞尘现象。

本发明制作的过滤器，可在吸附室内VOC有害气体及恶臭饱和后，通过对活性炭纤维通电加热，使催化剂被活化，氧化分解被吸附的上述有害气体，从而使得吸附材料再生，过滤器得以反复使用，由此解决了室内有害气体净化的滤材再生使用的问题。

Claims

1.一种可再生使用的有害气体过滤器，其特征在于以活性炭纤维布或毡为吸附材料，其吸附有害气体后的再生方式是直接通电加热至60-230℃再生。

2.根据权利要求1记载的活性炭纤维制作的空气过滤器，其特征是吸附材料折叠或叠放使用时活性炭纤维布或毡之间，或与其它接触材料之间，必须以耐热绝缘材料隔开，如：云母片、复合云母片、玻璃、玻璃纤维等。以防加热再生时发生漏电，同时起到隔热作用。也可以用玻璃纤维在两外表面包衬，这样可作成任意形状的过滤器。

3.一种具有吸附催化氧化功能的活性炭纤维材料，其特征在于该活性炭纤维上可负载针对有害VOC气体(挥发性有机物)和恶臭气体氧化分解的催化剂和助催化剂。催化剂的主要成分是钯和少量铂，其在活性炭纤维上的负载量分别为活性炭纤维重量的0.01-2.5％和0-0.8％。助催化剂可以是过渡金属的氧化物或镧系稀土金属的氧化物，比如：锰、铜、锆、钒、铈等氧化物二种以上的混合物，其负载总量为活性炭纤维重量的0.08-5％。

4.根据权利要求3记载的催化剂和助催化剂在活性炭纤维上的负载方式为：先将权利要求3中记载的比例的过渡金属或镧系金属的硝酸盐或有机酸盐用水溶解后浸渍于活性炭纤维上，在180-300℃惰性气体保护下，加热2-6小时，使金属盐分解为相应氧化物。或将负载的金属盐转化为氢氧化物后，再在上述条件下加热分解。然后在PH为1-7的上述比例PdCl₂和PtCl₄中浸渍2-6小时，取出后在120℃干燥2-5小时，并在180-570℃惰性气体保护下焙烧2-10小时最后制得。