專(zhuān)利名稱：吸附劑熱脫附再生方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于應(yīng)用于公共衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)的吸附劑脫附再生利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于對(duì) 室內(nèi)空氣凈化用吸附劑進(jìn)行熱脫附再生處理的方法及裝置。
背景技術(shù)：
吸附是凈化室內(nèi)空氣所含甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的主要方法。目前用于室內(nèi)空氣 凈化的吸附劑有兩種設(shè)置方式 一種是裝載在室內(nèi)空氣凈化器內(nèi)部，讓氣流定向通過(guò)吸附劑，
實(shí)現(xiàn)吸附脫除空氣中甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物之目的；另一種是將吸附劑裝在一個(gè)包裝
袋內(nèi)，將包裝袋放置在室內(nèi)甲醛和其他有害氣體散發(fā)的位置，如家具的柜子、抽屜等，借助 氣體擴(kuò)散作用吸附甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物。無(wú)論采用何種設(shè)置方式，吸附劑使用一定 時(shí)間后，都會(huì)達(dá)到吸附飽和狀態(tài)，失去吸附空氣中甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的作用。對(duì)
于這些失效的吸附劑，目前主要有兩類(lèi)處理方式 一是直接拋棄；二是太陽(yáng)曝曬再生。由于
具有良好吸附性能的吸附劑通常價(jià)格較高，直接拋棄必然導(dǎo)致凈化運(yùn)行費(fèi)用偏高。而太陽(yáng)曝 曬則因?yàn)槠貢駵囟容^低，不足以使吸附在吸附劑表面的甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物徹底脫 附，從而導(dǎo)致吸附劑再生性能較差，另一方面，曝曬脫出的甲醛和其他有機(jī)化合物重新進(jìn)入 大氣環(huán)境也會(huì)引起二次污染。因此，這兩種方法都不是處理因吸附達(dá)到飽和狀態(tài)而失效的吸 附劑的理想方法。
發(fā) 明 內(nèi) 容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有室內(nèi)空氣凈化用吸附劑再生存在的問(wèn)題，提供了一種熱脫附再生吸附劑 的方法及裝置，所述方法及裝置基于熱脫附再生吸附劑，并催化氧化脫附產(chǎn)物，防止二次污染。
本發(fā)明提供的吸附劑熱脫附再生方法是借助吸附質(zhì)的熱脫附性能脫附吸附劑表面吸附 質(zhì)，室內(nèi)空氣凈化用吸附劑主要對(duì)室內(nèi)的甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行物理吸附，因此 在加熱升溫的作用下，吸附在吸附劑表面的吸附質(zhì)就會(huì)脫附離開(kāi)，使吸附劑恢復(fù)吸附能力， 留作更換時(shí)重復(fù)利用。脫附下來(lái)的吸附質(zhì)被催化劑催化氧化為二氧化碳和水，防止二次污染
空氣。具體步驟如下
(1) 將從用戶回收的含有吸附質(zhì)的吸附劑布置在多孔的電加熱板上。
(2) 將電加熱板加熱，并保持溫度200 27CTC，使吸附在吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)。(3) 脫附下來(lái)的吸附質(zhì)在加熱作用下形成熱氣流上升，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催 化劑接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化。
(4) 使熱氣流循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理15 30分鐘，吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底 脫附下來(lái)，并被氧化為二氧化碳和水。
(5) 自然冷卻吸附劑和催化劑，然后將吸附劑密封包裝，供更換時(shí)使用。 為了確保脫附徹底，催化氧化完全，本發(fā)明還提供一種吸附劑脫附再生裝置，所述裝置
為一個(gè)封閉的箱體，箱體內(nèi)部設(shè)有內(nèi)通道和外通道，催化劑所在的上腔體與待再生的吸附劑 所在下腔體呈上下排列方式設(shè)置在內(nèi)通道，內(nèi)通道和外通道僅起氣流流通的作用；加熱并保 持下腔體內(nèi)的溫度；借助熱力作用，內(nèi)通道內(nèi)熱氣流向上流動(dòng)，外通道內(nèi)熱氣流向下流動(dòng)， 熱氣流多次循環(huán)通過(guò)吸附劑所在的下腔體和催化劑所在的上腔體，以實(shí)現(xiàn)吸附劑的徹底脫附， 以及脫附后的甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的徹底完全氧化。 本發(fā)明的吸附劑脫附再生方法及裝置具有如下有益效果
(1) 將吸附與體外再生相結(jié)合用于低濃度甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物的凈化，既解決 了單獨(dú)釆用吸附存在的吸附劑壽命有限，更換新吸附劑造成的運(yùn)行費(fèi)用高等問(wèn)題，又克服了 原位再生產(chǎn)生的熱空氣不宜直接循環(huán)至室內(nèi)的障礙。
(2) 通過(guò)脫附再生裝置對(duì)吸附劑進(jìn)行再生處理，不僅可以確保每次吸附作業(yè)中吸附劑吸 附容量的充分利用，而且可最大限度延長(zhǎng)吸附劑的使用壽命。
(3) 熱氣流循環(huán)多次通過(guò)吸附劑和催化劑腔體， 一方面，可確保脫附徹底性，從而確保 吸附劑脫附后的再吸附能力；另一方面，脫附的有害氣體及時(shí)得到催化氧化處理，從而防止 脫附的甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物逸散，產(chǎn)生二次污染。
(4) 本發(fā)明提供的吸附劑脫附再生方法，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)時(shí)間吸附、短時(shí)間體外再生，并熱催 化氧化脫附的有害氣體，如此循環(huán)，既保證有限空間低濃度甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物得 到徹底凈化，又節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，降低了能耗，簡(jiǎn)化了操作，而且不存在二次污染問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的吸附劑再生方法流程圖； 圖2是本發(fā)明的吸附再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2的剖視圖。 圖中
1. 箱體 101.裝卸料口 2.上腔體 3.下腔體 201,底板301.底板 4.熱電偶 5.控溫儀
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的吸附劑再生方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明提供的吸附劑熱脫附再生方法，是借助電加熱及控溫儀來(lái)加熱吸附劑下腔體內(nèi)吸 附劑至200-27CTC進(jìn)行吸附質(zhì)的脫附；再借助熱傳導(dǎo)作用，以及熱空氣沿內(nèi)、外通道的流 動(dòng)，使得脫附氣體進(jìn)入催化劑所在的上腔體被催化氧化為二氧化碳和水。方法流程如圖l所 示，具體方法有如下步驟
(1) 從用戶處回收含有吸附質(zhì)的吸附劑，并將其布置在多孔的電加熱板上。 所述的吸附劑為用于室內(nèi)空氣凈化的顆粒活性炭或表面浸漬氧化錳的顆?；钚蕴?，氧化
錳負(fù)載量為2%~9%，吸附劑可以裝載在室內(nèi)空氣凈化器內(nèi)部，也可以呈散裝形式使用。
(2) 通電加熱電加熱板，并保持溫度200 27(TC，使吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)。
(3) 脫附的吸附質(zhì)在加熱作用下形成熱氣流上升，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催化劑 接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化。
由于室內(nèi)空間內(nèi)的空氣中主要含有的污染氣體為甲醛和其它揮發(fā)性的有機(jī)化合物，所以 根據(jù)吸附劑的類(lèi)型，選擇催化劑以活性^203為載體，以Pt或Pd為活性組分，Pt或Pd的 負(fù)載量為1 2%。
(4) 使熱氣流多次循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理15 30分鐘，吸附劑表面的吸附質(zhì) 徹底脫附，并被氧化為二氧化碳和水。
(5) 自然冷卻吸附劑和催化劑，然后將吸附劑密封包裝，供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。
所述的熱脫附再生過(guò)程及熱氣流的循環(huán)都是在密閉的空間內(nèi)進(jìn)行的。 本發(fā)明還提供一種用于熱脫附再生吸附劑的再生裝置，該熱脫附再生裝置是一個(gè)封閉的 箱體結(jié)構(gòu)，箱體外表面設(shè)有隔熱層。如圖2所示，箱體1內(nèi)設(shè)置上下兩個(gè)腔體，上腔體2用 于放置催化劑，下腔體3用于放置熱脫附再生的吸附劑，所述上腔體2、下腔體3固定在箱 體1的一個(gè)側(cè)壁上，在該側(cè)壁上對(duì)應(yīng)上腔體2和下腔體3的位置上各設(shè)有裝卸料口 101,分 別用于裝卸催化劑和吸附劑。所述上腔體2的底板201為多孔透氣結(jié)構(gòu)，側(cè)板為封閉結(jié)構(gòu)， 下腔體3的底板301為多孔電加熱板，側(cè)板也是封閉結(jié)構(gòu)，即側(cè)板無(wú)孔不透氣。上腔體2 的底板201同時(shí)也作為下腔體3的上頂面，上腔體2的上頂面與箱體1內(nèi)空間相通，這樣 就在上腔體2和下腔體3之間形成封閉的內(nèi)通道，而在兩個(gè)腔體的側(cè)板與箱體1內(nèi)壁之間形 成外通道，如圖2所示。在所述上腔體底板201和下腔體底板301的中間設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕?， 熱電偶4與箱體1外部設(shè)置的控溫儀5耦合控制下腔體3內(nèi)的溫度。
當(dāng)應(yīng)用該熱脫附再生裝置的時(shí)候，首先將催化劑和吸附劑分別布置在上腔體2和下腔體3 的底板201和底板301上，如圖3所示，然后加熱電加熱板，吸附質(zhì)從吸附劑上脫附下來(lái) 并形成熱氣流順著內(nèi)通道上升至上腔體2，在上腔體2中被催化氧化為二氧化碳和水，夾帶 著二氧化碳和水的熱氣流繼續(xù)上升后順著外通道向下，并循環(huán)通過(guò)下腔體3和上腔體2，15~30分鐘后，吸附劑已完全脫附，得到再生；關(guān)閉電加熱，自然冷卻再生裝置到室溫；取 出再生好的吸附劑，并密封包裝，供相同規(guī)格吸附劑腔體更換時(shí)使用。
本發(fā)明提供的吸附劑脫附再生方法，適用于有限空間環(huán)境的空氣凈化器， 一般有限空間 空氣中含有低濃度甲醛和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物，采用活性炭類(lèi)吸附劑可物理吸附去除甲醛 和其他揮發(fā)性有機(jī)化合物。當(dāng)吸附劑吸附飽和后，應(yīng)用本發(fā)明提供的吸附劑再生方法和裝置 進(jìn)行吸附劑吸附性能的恢復(fù)，大大減少了消耗吸附劑所帶來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用提高和維護(hù)難度增大 等問(wèn)題。
實(shí)施例 1
(1) 將含有吸附質(zhì)的吸附劑布置在多孔的電加熱板上。 選取表面浸漬氧化錳的顆粒活性炭作為吸附劑，其氧化錳負(fù)載量為2%，吸附劑為散裝
式，即家庭常用的吸附劑包裝袋結(jié)構(gòu)的形式。將吸附劑布置在本發(fā)明所述的熱脫附再生裝置 的電加熱板上。
(2) 通電加熱電加熱板，并保持溫度27CTC，使吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)。 利用所述箱體1外部設(shè)置的控溫儀5加熱下腔體3的多孔電加熱板，使吸附劑溫度升高
至270'C，熱電偶4用于監(jiān)測(cè)下腔體3內(nèi)的溫度，并反饋給控溫儀5，使下腔體3內(nèi)的溫度 保持270'C。
(3) 脫附的吸附質(zhì)在加熱作用下形成熱氣流上升，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催化劑 接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化。
根據(jù)吸附劑的類(lèi)型，選擇催化劑以^203為載體，以Pt為活性組分，Pt的負(fù)載量為2%。
(4) 使熱氣流多次循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理15分鐘，吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底 脫附，并被氧化為二氧化碳和水。
熱氣流順著箱體1的內(nèi)通道上升至上腔體2,在上腔體2中被催化氧化為二氧化碳和水， 夾帶著二氧化碳和水的熱氣流繼續(xù)上升后順著外通道向下，再次進(jìn)入下腔體3加熱，使得吸 附質(zhì)脫附，脫附后的產(chǎn)物上升被催化劑催化氧化為二氧化碳和水。熱氣流如此循環(huán)，最終將 吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底脫附，并完全被氧化為二氧化碳和水。
(5) 自然冷卻吸附劑和催化劑，然后將吸附劑密封包裝，供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。
關(guān)閉電源和控溫儀5，使箱體1內(nèi)的吸附劑和催化劑自然冷卻，然后將吸附劑密封包裝， 供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。 實(shí)施例 2
(1)將含有吸附質(zhì)的吸附劑布置在多孔的電加熱板上。
選取表面浸漬氧化錳的顆?；钚蕴孔鳛槲絼?，其氧化錳負(fù)載量為9%，吸附劑為散裝式，即家庭常用的吸附劑包裝袋結(jié)構(gòu)的形式。將吸附劑布置在本發(fā)明所述的熱脫附再生裝置 py力訓(xùn)抑肌丄0
(2) 通電加熱電加熱板，并保持溫度20(TC，使吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)。 利用所述箱體1外部設(shè)置的控溫儀5加熱下腔體3的多孔電加熱板，使吸附劑溫度升高
至200。C，熱電偶4用于監(jiān)測(cè)下腔體3內(nèi)的溫度，并反饋給控溫儀5，使下腔體3內(nèi)的溫度 保持200。C。
(3) 脫附的吸附質(zhì)在加熱作用下形成熱氣流上升，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催化劑 接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化。
根據(jù)吸附劑的類(lèi)型，選擇催化劑以^203為載體，以Pt為活性組分，Pt的負(fù)載量為1%。
(4) 使熱氣流多次循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理30分鐘，吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底 脫附，并被氧化為二氧化碳和水。
熱氣流順著箱體1的內(nèi)通道上升至上腔體2，在上腔體2中被催化氧化為二氧化碳和水， 夾帶著二氧化碳和水的熱氣流繼續(xù)上升后順著外通道向下，再次進(jìn)入下腔體3加熱，使得吸 附質(zhì)脫附，脫附后的產(chǎn)物上升被催化劑催化氧化為二氧化碳和水。熱氣流如此循環(huán)，最終將 吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底脫附，并完全被氧化為二氧化碳和水。
(5) 自然冷卻吸附劑和催化劑，然后將吸附劑密封包裝，供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。
關(guān)閉電源和控溫儀5，使箱體1內(nèi)的吸附劑和催化劑自然冷卻，然后將吸附劑密封包裝， 供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。 實(shí)施例 3
(1) 將含有吸附質(zhì)的吸附劑布置在多孔的電加熱板上。 選取表面浸漬氧化錳的顆?；钚蕴孔鳛槲絼?，其氧化錳負(fù)載量為5%，吸附劑為散裝
式，即家庭常用的吸附劑包裝袋結(jié)構(gòu)的形式。將吸附劑布置在本發(fā)明所述的熱脫附再生裝置 的電加熱板上。
(2) 通電加熱電加熱板，并保持溫度23(TC，使吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)。 利用所述箱體1外部設(shè)置的控溫儀5加熱下腔體3的多孔電加熱板，使吸附劑溫度升高
至23CTC，熱電偶4用于監(jiān)測(cè)下腔體3內(nèi)的溫度，并反饋給控溫儀5，使下腔體3內(nèi)的溫度 保持23CTC。
(3) 脫附的吸附質(zhì)在加熱作用下形成熱氣流上升，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催化劑 接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化。
根據(jù)吸附劑的類(lèi)型，選擇催化劑以Al203為載體，以Pd為活性組分，Pd的負(fù)載量為1.5。/。。
(4) 使熱氣流多次循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理22分鐘，吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底脫附，并被氧化為二氧化碳和水。
熱氣流順著箱體1的內(nèi)通道上升至上腔體2，在上腔體2中被催化氧化為二氧化碳和水， 夾帶著二氧化碳和水的熱氣流繼續(xù)上升后順著外通道向下，再次進(jìn)入下腔體3加熱，使得吸 附質(zhì)脫附，脫附后的產(chǎn)物上升被催化劑催化氧化為二氧化碳和水。熱氣流如此循環(huán)，最終將 吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底脫附，并完全被氧化為二氧化碳和水。
(5)自然冷卻吸附劑和催化劑，然后將吸附劑密封包裝，供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。
關(guān)閉電源和控溫儀5,使箱體1內(nèi)的吸附劑和催化劑自然冷卻，然后將吸附劑密封包裝， 供更換室內(nèi)空氣凈化吸附劑時(shí)使用。
權(quán)利要求
1、吸附劑熱脫附再生方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一、從用戶處回收含有吸附質(zhì)的吸附劑，并將其布置在多孔的電加熱板上；步驟二、通電加熱電加熱板，并保持溫度為200～270℃，使吸附劑表面的吸附質(zhì)脫附出來(lái)；步驟三、脫附的吸附質(zhì)在加熱作用下形成上升熱氣流，并與預(yù)先設(shè)置在吸附劑上方的催化劑接觸，吸附質(zhì)被催化劑催化氧化；步驟四、熱氣流多次循環(huán)流過(guò)吸附劑和催化劑，處理15～30分鐘，使吸附劑表面的吸附質(zhì)徹底脫附下來(lái)，并被氧化為二氧化碳和水；步驟五、自然冷卻吸附劑和催化劑到室溫，取出吸附劑，并密封包裝，留作更換時(shí)使用。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑熱脫附再生方法，其特征在于所述的吸附劑為用于室內(nèi) 空氣凈化的顆粒活性炭或表面浸漬氧化錳的顆?；钚蕴?，氧化錳負(fù)載量為2%~9%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑熱脫附再生方法，其特征在于所述催化劑以活性A1203 為載體，以Pt或Pd為活性組分，Pt或Pd的負(fù)載量為1 2%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑熱脫附再生方法，其特征在于所述的熱脫附再生和熱氣 流循環(huán)是在一個(gè)密閉的條件下進(jìn)行。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑熱脫附再生方法，其特征在于所述的吸附質(zhì)為甲醛和其 它揮發(fā)性有機(jī)化合物。
6、 一種用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的吸附劑熱脫附再生方法的裝置，其特征在于，該裝置是 一個(gè)封閉的箱體結(jié)構(gòu)，箱體內(nèi)設(shè)置上下兩個(gè)腔體，上腔體用于放置催化劑，下腔體用于放 置熱脫附再生的吸附劑，所述上腔體和下腔體固定在箱體的一個(gè)側(cè)壁上，而且在上腔體和 下腔體上各設(shè)一個(gè)裝卸料口，分別用于裝卸催化劑和吸附劑；上腔體和下腔體之間形成氣 流內(nèi)通道，兩個(gè)腔體與箱體的內(nèi)壁之間形成氣流的外通道。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱脫附再生裝置，其特征在于其中上腔體的底板為多孔透氣結(jié) 構(gòu)，下腔體的底板為多孔透氣電加熱板，兩個(gè)腔體的側(cè)板均采用無(wú)孔不透氣結(jié)構(gòu)。
8、 裉據(jù)權(quán)利要求6所述的熱脫附再生裝置，其特征在于在所述上腔體的底板與下腔體的 多孔電加熱板之間設(shè)有測(cè)溫?zé)犭娕?，熱電偶與箱體外部設(shè)置的控溫儀耦合控制裝載吸附劑 的下腔體的溫度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱脫附再生裝置，其特征在于所述箱體外表面設(shè)有隔熱層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種吸附劑熱脫附再生方法及裝置，所述方法借助電加熱來(lái)加熱吸附劑至200～270℃，使吸附質(zhì)脫附下來(lái)；脫附氣體借助熱力作用上升與催化劑接觸并被催化氧化為二氧化碳和水。所述裝置允許脫附熱氣流循環(huán)多次通過(guò)吸附劑和催化劑，以確保脫附徹底，催化氧化完全，而且節(jié)省能源。脫附和催化氧化完全后，裝置自然冷卻至室溫。脫附再生好的吸附劑可再用于吸附作業(yè)。本發(fā)明具有高效、節(jié)能、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。適用于脫附再生已達(dá)吸附飽和狀態(tài)的室內(nèi)空氣凈化吸附劑，并使脫附氣體無(wú)害化。
文檔編號(hào)B01J20/34GK101444722SQ200810226410
公開(kāi)日2009年6月3日 申請(qǐng)日期2008年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月10日
發(fā)明者朱天樂(lè), 星 樊 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)