[发明专利]一种催化氧化处理空气中甲醛的方法与装置

说明书

本发明公开了一种催化氧化处理空气中甲醛的方法与装置。该方法使用整体型碳材料作为氧化甲醛的催化剂的载体，利用其优异的焦耳热性质、力学性质以及电热转化效率，将催化剂作为一个纯电阻加热元件通过电热方式直接加热催化剂，无需在反应器中使用其他加热元件造成不必要的能量消耗。该方法将Ag/Cosubgt;3/subgt;Osubgt;4/subgt;催化剂负载在整体型的多孔碳材料上，然后将整体型碳基催化剂置于反应器内，两端连接金属电极并施以电压，使催化剂升温到20‑300℃；当含有10‑500ppm甲醛的空气以15000‑90000mlhsupgt;‑1/supgt;gsupgt;‑1/supgt;的空速流过反应器，甲醛转化率可达95%以上。该方法甲醛催化氧化效果好，能量利用效率高，反应器压降小，操作简便。

技术领域

本发明属于环保节能领域，具体涉及一种催化氧化处理空气中甲醛的方法与装置。

背景技术

室内有害挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOC)指的是挥发性的碳氢化合物及其衍生物。甲醛是VOC中最具代表性的污染物，主要来源是现在化学工业带来的各种胶类物质和各种粘合剂，长期生活在含有甲醛的环境中对人的眼睛、心脑血管、呼吸系统以及神经系统产生极大的危害。甲醛以其来源广泛、危害性大、持续时间长等特点，已成为我国普遍存在且较为严重的室内污染物之一，治理甲醛迫在眉睫。目前常用的甲醛处理方法主要有吸附法，生物法，催化氧化法，热氧化法，等离子法等。对于像甲醛这种不须回收的VOC，热氧化法与催化氧化法是较为彻底的处理方法。其中，甲醛的催化氧化法是成本最低、最容易实现广泛使用的方法，在工业上甲醛处理方面具有较好的应用前景。

我国规定居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/m³。为保证在低浓度的甲醛环境下同样具有高转化率，对催化剂的活性有较高的要求。处理甲醛的催化剂可以大致分为两类：一类是贵金属催化剂，如Pt、Au、Pd、Rh等；一类是过渡金属氧化物，如MnO₂、CeO₂、Co₃O₄等。根据近年文献报道，具有复合活性组分的催化剂—如贵金属和过渡金属氧化物结合、多种过渡金属复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)等人的研究都证实这一观点。专利CN104353465提出了一种Co₃O₄/CeO₂核壳结构的催化剂，其在室温下就对甲醛有良好的催化氧化活性。专利CN105013491报道了一种以镍盐、钴盐、表面活性剂为原料制备得到的NiCo₂O₄纳米片状催化剂，具有高效低成本等优点。专利CN104722299采用了CeO₂纳米立方块为载体，负载纳米金属Pd颗粒作为活性组分，可以将大部分或者全部甲醛在室温条件下转化为二氧化碳和水，没有甲酸、一氧化碳等副产物。

在实际应用中，多数气固相反应装置需要加热元件的引入来对反应体系进行加热使其达到反应所需温度。本发明以电能作为能量输入方式，利用整体型碳材料的焦耳热性质加热催化剂。负载有活性组分的整体型催化剂在反应装置体系中，其自身作为一个纯电阻加热元件，将直流稳压电源通过两端对其输入的电能高效转化为热能，使整体型催化剂自身局部达到反应所需温度。在实现能量高效利用的同时，避免了向体系中引入额外的加热元件所造成的不必要的能量消耗。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种催化氧化处理空气中甲醛的方法与装置，可用于高效低能耗地清除室内空气或工厂尾气中的甲醛。

本发明采用以下的技术方案。

一种催化氧化处理空气中甲醛的方法，包括以下步骤：