一種氣體凈化裝置及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氣體凈化裝置及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電凈化技術(shù)具有多種優(yōu)點，例如噪音低，低能耗，無需更換濾網(wǎng)等，但是電凈化技 術(shù)有三個缺點：
[0003] 1、電凈化技術(shù)的顆粒物去除能力CADR(中文名稱為潔凈空氣輸出比率）與電壓及 電流相關(guān)，電壓等電參數(shù)越高，CADR越大，但是副產(chǎn)物臭氧也隨之增多，國標(biāo)中要求凈化器 在運行24小時后臭氧濃度不高于0.01mg/m 3，因此電凈化技術(shù)的顆粒物CADR普遍較低，限制 了其應(yīng)用范圍，因此，如果能夠解決臭氧的問題，則可以進一步加大CADR值，提高凈化器性 能。目前的電凈化技術(shù)凈化器大部分在電凈化模塊后面加一塊濾網(wǎng)，該濾網(wǎng)使用一塊鋁基 材上涂覆一些氧化錳等材料用于去除臭氧，效果并不好，臭氧濃度普遍超標(biāo)，同時，該濾網(wǎng) 無法去除氣態(tài)污染物。
[0004] 2、電凈化技術(shù)去除氣態(tài)污染物的能力較弱，如甲醛和苯等，去除率較低。部分凈化 器使用一塊活性炭濾網(wǎng)用于去除氣態(tài)污染物，但是去除效率很低。
[0005] 3、電凈化技術(shù)在運行中產(chǎn)生大量的靜電，從凈化器的出風(fēng)口吹出，使用人在出風(fēng) 口附近會有電手的感覺，靜電還有其他的危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供一種氣體凈化裝置及其制備方法，可以 同時解決上述三種問題，能夠在臭氧高濃度或低濃度的情況下都具有極強的臭氧分解能 力，又能夠分解甲醛，又能夠消除靜電，從而提高了電凈化技術(shù)的顆粒物CADR和去除氣態(tài)污 染物的能力，改善電手的問題。
[0007] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0008] -種氣體凈化裝置，包括骨架材料、涂覆在骨架材料上的基底涂層以及涂覆在基 底涂層上的活性組分涂層。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述氣體凈化裝置可以應(yīng)用于空氣凈化領(lǐng)域，尤其 適用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域。合理設(shè)置骨架材料、基底涂層以及活性組分涂層，上述三部分協(xié) 同發(fā)揮作用，將臭氧和靜電轉(zhuǎn)化為二次利用的能量，用來分解甲醛等氣體污染物，達到同時 去除臭氧、靜電和甲醛等的目的，可以在臭氧高濃度或低濃度的情況下都具有極強的臭氧 分解能力，又能夠分解甲醛，又能夠消除靜電，從而提高了電凈化技術(shù)的顆粒物CADR和去除 氣態(tài)污染物的能力，改善電手的問題。
[0010] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進。
[0011] 進一步，所述骨架材料選自蜂窩陶瓷、蜂窩炭或三維碳化硅陶瓷。
[0012] 本發(fā)明中的骨架材料選擇具有較好通氣性、且結(jié)構(gòu)強度好、耐久性好的材料，可以 是蜂窩陶瓷、蜂窩炭或三維碳化硅陶瓷等，進一步優(yōu)選為蜂窩炭，蜂窩炭具有多孔疏松結(jié) 構(gòu)，比表面積大，能夠承載大量的基底涂層材料，有利于提高裝置的性能，同時使該裝置也 可以吸附多種氣態(tài)污染物。
[0013] 進一步，所述基底涂層為二氧化鈦涂層、氧化鋁涂層或碳納米纖維涂層。
[0014] 本發(fā)明所述的基底涂層涂覆于骨架材料之上，選擇比表面積大、能夠負(fù)載活性組 分的材料作為基底涂層，可以為二氧化鈦涂層、氧化鋁涂層或碳納米纖維涂層，進一步優(yōu)選 為氧化鋁涂層，氧化鋁涂層的比表面積較大，有利于活性組分的進一步負(fù)載，同時價格低 廉，易于制備。
[0015] 進一步，所述活性組分涂層含有可變價的金屬元素。
[0016] 本發(fā)明的活性組分涂層涂覆于基底涂層之上，活性組分涂層可以為Ag、Fe、C〇、Ce、 Mn、Cu中的一種或幾種元素的混合，所述活性組分涂層可以通過可變價的金屬元素的氧化 物或金屬單質(zhì)制備，最好選取P型半導(dǎo)體氧化物，活性組分涂層優(yōu)選為Mn-Cu復(fù)合金屬氧化 物涂層、Co-Mn復(fù)合金屬氧化物涂層、Fe-Mn復(fù)合金屬氧化物涂層或Ag-Ce-Mn復(fù)合金屬氧化 物涂層。
[0017] 采用上述進一步方案的有益效果是:利用上述可變價的金屬元素來催化反應(yīng)的進 行，實現(xiàn)同時去除甲醛、臭氧和靜電的目的。
[0018] 進一步，所述氣體凈化裝置還包括邊框，邊框位于骨架材料、基底涂層和活性組分 涂層形成的整體結(jié)構(gòu)的外周，用于支撐和強化所述整體結(jié)構(gòu)。
[0019] 邊框既可以沿著骨架材料、基底涂層和活性組分涂層形成的整體結(jié)構(gòu)的橫截面的 方向設(shè)置，也可以沿著骨架材料、基底涂層和活性組分涂層形成的整體結(jié)構(gòu)的縱截面的方 向設(shè)置，其具體位置、規(guī)格并無特別嚴(yán)格的限制，只要對該整體結(jié)構(gòu)起到支撐和強化作用即 可。
[0020] 進一步，所述邊框的材質(zhì)為紙、不銹鋼、鋁基材或塑料。優(yōu)選地，所述邊框為塑料邊 框。
[0021 ]采用上述進一步方案的有益效果是：重量較輕，來源廣泛，容易獲取，成本低廉等 優(yōu)點。
[0022]本發(fā)明還提供一種氣體凈化裝置的制備方法，包括以下步驟：
[0023] 1)將骨架材料進行表面處理:脫除表面雜質(zhì)，清洗、烘干、焙燒，得到經(jīng)過表面處理 的骨架材料；
[0024] 2)在骨架材料上涂覆基底涂層，形成了包括骨架材料和基底涂層的結(jié)構(gòu)；
[0025] 3)在基底涂層上涂覆活性組分涂層，形成了包括骨架材料、基底涂層和活性組分 涂層的整體結(jié)構(gòu)。
[0026] 采用上述方案的有益效果是：利用上述方法制備的氣體凈化裝置，將臭氧和靜電 轉(zhuǎn)化為二次利用的能量，用來分解甲醛等氣體污染物，達到同時去除臭氧、靜電和甲醛等的 目的，可以在臭氧高濃度或低濃度的情況下都具有極強的臭氧分解能力，又能夠分解甲醛， 又能夠消除靜電，從而提高了電凈化技術(shù)的顆粒物CADR和去除氣態(tài)污染物的能力，改善電 手的問題。
[0027] 進一步，在步驟3)之后，，還包括步驟4):即在整體結(jié)構(gòu)的外周設(shè)置邊框。
[0028] 采用上述進一步方案的有益效果是:利用邊框提高這個裝置的強度。
[0029] 進一步，步驟1)中，所述骨架材料為蜂窩陶瓷，步驟1)具體為:將蜂窩陶瓷于有機 溶劑中浸泡，清洗，100-120°C條件下烘干1-5小時，400-600°C條件下焙燒，得到經(jīng)過表面處 理的骨架材料。
[0030] 采用上述進一步方案的有益效果是:經(jīng)過上述表面處理步驟，可以有效增加骨架 材料的表面粗糙度，進而提高基底涂層、活性組分涂層和骨架材料的結(jié)合強度。表面處理過 程中的有機溶劑，可以為乙醇、丙酮、乙二醇、正己烷、聚乙烯醇、聚乙二醇中的至少一種，該 原料廣泛易得，且能夠進一步提高表面處理效果。
[0031] 進一步，所述基底涂層為氧化鋁涂層;步驟2)具體為:將去離子水和濃硝酸按照體 積比97: 3混合均勻，得到混合溶液I，向混合溶液I中加入擬薄水鋁石，在50-90°C條件下攪 拌回流反應(yīng)5-20小時，得到擬薄水鋁石溶膠;將擬薄水鋁石溶膠涂覆于步驟1)經(jīng)過表面處 理的骨架材料，吹去多余漿料后烘干、焙燒，得到涂覆基底涂層的骨架材料。
[0032]進一步，濃硝酸與擬薄水鋁石的質(zhì)量比為1:1至2:1。
[0033]進一步，所述烘干的條件為80°C條件下烘干過夜，焙燒的條件為500_600°C下焙燒 12小時。
[0034] 采用上述進一步方案的有益效果是:通過對各原料的加入劑量以及反應(yīng)參數(shù)進行 了精確控制，從而形成更加牢固的涂層，同時形成的氧化鋁具有均一的孔結(jié)構(gòu)和較大的比 表面積。
[0035] 進一步，步驟3)中，將高錳酸鉀、硝酸銅以及尿素加入水中，所述高錳酸鉀、硝酸銅 和尿素的質(zhì)量比為(40-60): (5-25): (15-35)，制得混合溶液Π ;將混合溶液Π 與步驟2)得 到的包括骨架材料和基底涂層的結(jié)構(gòu)置于同一容器中，70-100°C條件下攪拌10-20小時，降 至室溫老化12-24小時，清洗，將得到的樣品120°C烘干16小時，得到包括骨架材料、基底涂 層和Mn-Cu復(fù)合金屬氧化物涂層的整體結(jié)構(gòu)。
[0036] 采用上述進一步方案的有益效果是:通過對各原料的加入劑量以及反應(yīng)參數(shù)進行 了精確控制，從而形成更加牢固的涂層，形成的納米顆粒粒徑更小，催化反應(yīng)去除甲醛和臭 氧的效果更好，納米粒子的分布更均勻。
[0037] 本發(fā)明還提供一種氣