一種用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置及其凈化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及空氣凈化領域，具體涉及一種用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置及其凈化方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟快速發展，城市機動車保有量不斷增加，由機動車造成的道路交通擁堵和空氣污染已經影響了人們的日常出行和身體健康。開發城市半封閉空間如道路隧道、地下停車場等能夠部分緩解交通擁堵等問題。但此類空間自然通風受到限制，因汽車通行、停靠產生的尾氣污染物聚集在半封閉空間中，導致空氣質量下降。半封閉空間如隧道、停車場等存在空氣污染嚴重、能見度低和噪聲等問題。其空氣污染物種類繁多，主要包括顆粒物(PM)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2)、碳氫化合物(HC)等。其中機動車尾氣排放產生的N0x、C0、HC是隧道、停車場等半封閉空間的典型空氣污染物。半封閉空間大氣污染物的濃度低、所處場所的相對濕度高、處理氣量大等不利因素，造成了此類型的大氣污染在常溫下很難治理。
[0003]公開號為CN1533830A的中國專利文獻公開了一種光催化凈化空氣的裝置，包括光催化反應腔、附載有光催化劑的過流材料、光光照射裝置，其特征是:在所述的光催化反應腔中設有附載有光催化劑層的過流材料，在過流材料之間設有光照射裝置，在光催化反應腔的前后或下上分別設有進氣口和出氣口。該裝置針對在密封環境中的甲醛進行處理，處理量小，對象較單一，且需較長的停留時間。
[0004]公開號為CN1834542A的中國專利文獻公開了一種光催化氧化室內空氣凈化裝置，由1-5個光催化反應單元構成;每個光催化反應單元由載體和以二氧化鈦光觸媒復合溶液作光催化劑的蜂窩狀光觸媒濾網，及紫外燈組成，光觸媒濾網與紫外燈的距離為0.5-20cm;光催化劑以浸漬、涂復或噴涂方式附著在載體上，浸漬、涂復或噴涂的次數為1-10次，然后在20-180 0C干燥20-180min。該發明針對室內二甲苯、甲醛進行處理，所需處理時間較長，且催化劑的制備步驟較多。
[0005]因此，迫需開發一種針對隧道、地下車庫等半封閉空間中大氣量、多污染物的光催化-吸附脫除工藝，有效改善半封閉空間的空氣質量。

【發明內容】

[0006]為解決現有空氣凈化裝置的適用范圍窄，凈化成本高等技術問題，本發明提供了一種用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置及其凈化方法。通過本發明，可有效降低凈化處理成本，提高污染物凈化效果。
[0007]—種用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置，包括:帶有進風口和出風口的機箱，機箱內沿氣體流向依次設置風機、光催化區和吸附區；所述光催化區中充滿光催化劑，光催化劑中包埋有沿氣體流向布置的紫外燈管，吸附區充滿吸附材料。
[0008]本發明中，半封閉空間內的污染氣體在風機作用下流經光催化區，在紫外燈管輻照下，經光催化劑催化氧化，再經吸附區的吸附材料吸附，從而達到空氣中的污染物無害或減害化排放。如污染氣體如中的NOx經氧化成為NO2，經吸附區吸附或吸收脫除;CO被氧化成無毒的CO2排出或被吸收；SO2部分或全部被氧化成S03，再經吸附材料吸收，達到固硫作用。同理，污染氣體HC氧化成無毒COdra2O排出或被部分吸附。本發明中，所述的紫外燈管沿氣體流向方向包埋在光催化劑內，可有效提高空氣中污染物的光催化效率，提高污染物的清除率。
[0009]作為優選，光催化區設有沿氣流方向的貫穿孔，紫外燈管插接在所述的貫穿孔內。進一步優選，貫穿孔與紫外燈管留有間隙。
[0010]所述的光催化區設有多個所述的貫穿孔，各貫穿孔都插接有紫外燈管。
[0011]通過所述紫外燈管的設置方式，不僅有利于提高光催化劑效率，還可降低紫外燈管的發熱，延長紫外燈管的使用壽命。
[0012]作為優選，每根紫外燈管平行設置，均勻分布在光催化區內。
[0013]本發明可結合其他空氣凈化技術共同進行空氣處理。如結合靜電除塵技術去除顆粒物等污染物。
[0014]本發明適用于小裝置設計點對點分散處理污染氣體，如布置在空間地面兩側，或懸掛在空間兩側和頂部;本發明也適用于大構筑物設計集中處理污染氣體，如集成與空間排風系統中，布置在排風系統前段或者后端。
[0015]本發明中，貫通所述機箱內部的風道的兩個端口分別為進風口和出風口。所述的機箱由鋼或有機玻璃澆筑而成，整體構造呈長方體型或圓柱體型，長方體型寬或圓柱體直徑優選為0.5m-15m。所述的機箱的長度或高優選為lm_20m。
[0016]所述的機箱的進風口端設有收窄部，便于安裝風機，降低成本，作為優選，風機的直徑為0.5m_10m。
[0017]光催化區與風機的最近距離為0.1m_2m。
[0018]光催化區填充了大量具有多孔結構的光催化劑，可一體填充，并通過絲網固定。
[0019]作為優選，光催化區的空隙率為10-30%，孔徑為0.1-0.2mm。
[0020]作為優選，所述的光催化區由多片光催化層組合而成，相鄰光催化層的距離為0.5-1.5cm，光催化層的厚度為0.1-0.3cm。所述的光催化層由所述的光催化劑填充而成。
[0021]也即是，將所述的光催化區沿風向方向分隔成多個光催化單元，相鄰光催化單元的距離為0.5-1.5cm，單個光催化單元的厚度為0.1-0.3cm。
[0022]進一步優選，所述的光催化區分隔成5-15個光催化單元。
[0023]由多層光催化層(光催化單元)組合布置成的光催化區的催化效果更好，氣流風阻小，氣流對紫外燈管的吹掃更充分，有助于提高紫外燈的使用期限。
[0024]作為優選，光催化區沿氣流方向的厚度為0.lm_2m。
[0025]吸附區與光催化區的最近距離為0.lm_2m。
[0026]吸附區填充了大量吸附材料，吸附區沿氣流方向的厚度為0.lm_2m。吸附區可由單一較厚的吸附層組成通過絲網一體填充，也可為多層吸附材料層組合而成。
[0027]作為優選，吸附區的空隙率為10-30%，孔徑為0.1-0.2mm。
[0028]作為優選，所述的吸附區由多片吸附層(吸附材料薄片)組合而成，相鄰光吸附層的距離為0.5-1.5cm，吸附層的厚度為0.1-0.3cm。
[0029]也即是，將所述的吸附區沿風向方向分隔成多個吸附單元，相鄰吸附單元的距離為0.5-1.5cm，吸附單元的厚度為0.1-0.3cm。
[0030]進一步優選，所述的吸附區由5-15片所述的多片吸附層組合而成。
[0031]本發明的核心部分為光催化區和吸附區，光催化氧化材料(光催化劑)和吸附材料的性能將直接影響到本發明的污染氣體處理效率。
[0032]所述的光催化劑為摻雜貴金屬的負載納米氧化鈦；
[0033]所述的吸附材料為浸漬有吸附助劑的活性炭或硅膠。
[0034]作為優選，所述的貴金屬的元素為銀、釕、銠、鈀和鉑中的至少一種。
[0035]光催化劑負載的載體為碳化硅、氧化鋁、活性炭、水泥基材料、陶瓷、金屬構件、堇青石、玻璃或樹脂。
[0036]作為優選，所述的光催化劑的載體為碳化硅、氧化鋁或活性炭。
[0037]本發明還提供了一種所述的光催化劑的制備方法，包括以下步驟:
[0038]步驟(I):配制貴金屬水溶液:
[0039]步驟(2):向貴金屬水溶液中投加氧化鈦粉末，再加入載體，攪拌后制得光催化溶液；以貴金屬重量計，貴金屬與氧化鈦的重量比為0.0001?0.01:1;
[0040]步驟(3):烘干
[0041]步驟(2)處理完成后，將負責有金屬的載體晾干，再經熱處理烘干，制得所述的光催化劑。
[0042]步驟(I)中，將所述的貴金屬的水溶性化合物或氧化物溶解或分散在水中，攪拌制得貴金屬水溶液。
[0043]作為優選，所述的貴金屬來源于銀的水溶性化合物或氧化物、釕的水溶性化合物或氧化物、銠水溶性的化合物或氧化物、鈀水溶性的化合物或氧化物和鉑水溶性的化合物或氧化物中的一種或多種。
[0044]進一步優選，所述的貴金屬來源于硝酸銀、氯化鈀、氯化銠、氯化釕、氯化鉑或氧化銀中的一種或多種。
[0045]貴金屬水溶液配制完成后，加入二氧化鈦，在所述貴金屬與氧化鈦的重量比下可制得催化效果較好的光催化劑。光催化劑中，載體的加入可使光催化區充滿大量間隙，保證空氣的流通，再輔助本發明的紫外燈管包埋式的設置方式，可提高污染物的催化氧化效果，降低污染物的去除率，還有助于降低貴金屬的摻雜量，降低成本。
[0046]作為優選，步驟(2)中，所述的碳化硅、活性炭或樹脂。
[0047]步驟(2)處理完成后，經過步驟(3)的熱處理，烘干水分等其他溶劑，制得所述的光催化劑。
[0048]貴金屬的添加形式為水溶性鹽，步驟(3)的烘干溫度為30?100°C。
[0049]當貴金屬的添加形式為貴金屬的金屬氧化物，步驟(3)的烘干溫度為400?500°C，煅燒時間為0.5?5小時。
[0050]本發明還提供了一種用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的吸附材料的制備方法，包括:配制吸附助劑溶液，向吸附助劑溶液中投加活性炭或硅膠，攪拌后經30?100°C溫度下烘干制得所述的吸附材料；其中，吸附助劑溶液中，吸附助劑的質量濃度為0.01%?30%。
[0051 ]所述的吸附助劑為水溶性的氧化物、還原物、堿或酸。
[0052]本發明中，所述的吸附區可為一體填充的單一吸附助劑浸染的活性炭或硅膠;也可采用不同成分浸染的吸附單元(吸附層)組合成吸附區。如，吸附區順次由氧化物浸染的活性炭吸附層、堿浸染的活性炭吸附層組成。
[0053]作為優選，所述的吸附助劑為高錳酸鉀、硫化鈉、雙氧水、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硝酸、鹽酸或硫酸。
[0054]進一步優選，所述的吸附材料為高錳酸鉀浸染的活性炭，其中，高錳酸鉀占吸附材料的重量為0.01-5 %。
[0055]本發明還提供了一種利用所述的用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的空氣凈化方法，在風機的驅動下，氣體由進風口進入，在紫外光照下經光催化劑催化氧化，再經吸附材料吸附、過濾后由出風口排出；
[0056]所述紫外燈管的光源波長為274nm。
[0057]進風口處的氣體流量為5-10m3/s。
[0058]本發明中，通過紫外燈管、光催化劑和吸附材料的協同降低空氣中污染物的去除率，改善空氣質量，此外，有限降低貴金屬的摻雜含量，降低處理成本。
【附圖說明】
[0059]圖1為用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的結構示意圖；
[0060]圖2為用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的風機結構示意圖；
[0061]圖3為用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的光催化區橫截面示意圖；
[0062]圖4為用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的吸附區橫截面示意圖。
【具體實施方式】
[0063]如圖1-圖4所示，用于隧道、停車場空間多污染氣體的凈化裝置的機箱5整體呈長方體型，寬為Im，長度為3m，包括:帶有進風口 6和出風口 7的機箱5，機箱5內沿氣體流向依次設置風機1、光催化區2和吸附區3;所述光催化區2中充滿多孔的光催化劑，光催化劑中包埋有沿氣體流向布置的紫外燈管4，吸附區3充滿吸附材料。
[0064]所述的機箱5的進風口端設有收窄部(圖1中未示出)，便于安裝風機I，風機I的直徑為0.5m。
[0065]風機I與光催化區2的最近距離為0.lm-2m。光催化區2設有多個