本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種新風(fēng)和室內(nèi)空氣凈化的一體化裝置及凈化方法。

背景技術(shù)：

2012年冬季以來，霧霾頻繁肆虐于中國北京及廣大中東部地區(qū)上空，影響面積高達(dá)190萬平方公里，全國各大城市深受其害。當(dāng)前我國大氣污染狀況依然十分嚴(yán)重，城市大氣環(huán)境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標(biāo)。我國的大氣PM2.5濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全球大部分其他地區(qū)，并且超出了世界衛(wèi)生組織（WHO）給出的 PM2.5濃度準(zhǔn)則值和過渡時期目標(biāo)值。2015年11月16日，國際環(huán)保組織亞洲清潔空氣中心在北京發(fā)布了《大氣中國2015：中國大氣污染防治進(jìn)程》報告，報告顯示，我國空氣質(zhì)量改善效果初顯，但部分城市的臭氧污染呈加劇趨勢，臭氧濃度整體略有上升，作為首要超標(biāo)污染物的天數(shù)增加。與其他5項污染物相反，臭氧成為唯一不降反升的污染物。2014年，74個城市臭氧平均為145微克/立方米，同比上升4.3%，達(dá)標(biāo)城市比例為67.6%，同比下降9.4%。加拿大職業(yè)健康與安全中心提出，臭氧會刺激和損害鼻粘膜和呼吸道，引發(fā)胸悶咳嗽、咽喉腫痛，哮喘，并有可能導(dǎo)致肺功能減弱、肺氣腫和肺組織損傷，且往往是不可修復(fù)的。

相比于室外空氣污染，室內(nèi)空氣質(zhì)量狀況也不容樂觀。城市化進(jìn)程加快的同時室內(nèi)空氣質(zhì)量不斷惡化，不良裝修帶來的甲醛、揮發(fā)性有機物等有害物質(zhì)嚴(yán)重影響到人體健康。權(quán)威機構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，90%新居家庭裝修存在甲醛超標(biāo)問題，中國每年因裝修污染引起上呼吸道感染致死的兒童約有210萬，90%兒童白血病家庭一年內(nèi)有裝修過。2016年環(huán)保部發(fā)布《中國兒童環(huán)境暴露行為模式研究成果》，研究成果表明，中國近三成兒童暴露于室內(nèi)空氣污染，13.6%的兒童主要活動場所周邊1公里范圍內(nèi)有健康高風(fēng)險企業(yè)。面臨室內(nèi)室外污染源的雙重夾擊。目前我國室內(nèi)空氣污染問題的特點是由室內(nèi)源引發(fā)的污染和由室外源引發(fā)的污染并存，空氣污染物呈現(xiàn)多為污染物的特點，污染物包括顆粒物、氣態(tài)分子和微生物病毒等。因而，室內(nèi)空氣凈化和新風(fēng)凈化同等重要。目前空氣凈化器處理手段可分為過濾式、吸附式、絡(luò)合式、化學(xué)催化式、光催化式、靜電式、負(fù)離子式、等離子式，目前空氣凈化技術(shù)功能單一、功效有限，主要集中于顆粒物去除，而對于致癌、致病的苯系物和甲醛等人體危害更嚴(yán)重的氣態(tài)污染物以及傳染性病菌缺乏有效及經(jīng)濟(jì)的方法消除。如吸附法僅能對部分氣態(tài)污染物進(jìn)行富集而非降解，吸附飽和后無法繼續(xù)工作，且易滋生細(xì)菌。近年新興的負(fù)離子技術(shù)亦僅能去除可吸入顆粒物，而等離子體技術(shù)存在能耗高和臭氧副產(chǎn)物等不足。單獨UV或臭氧技術(shù)是常見的空氣消毒方法，但其氧化能力有限，無法殺滅許多頑固細(xì)菌病毒和降解氣體分子污染物。此外，UV存在無法照射到區(qū)域，而臭氧殘余若不消除會產(chǎn)生二次污染?，F(xiàn)有技術(shù)均存在固有缺陷，要實現(xiàn)對污染物的處理需要結(jié)合大量的處理手段，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高，難以滿足當(dāng)前空氣污染凈化的迫切要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要而解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種新風(fēng)和室內(nèi)空氣凈化的一體化裝置。

本發(fā)明的第二個目的是提供利用所述裝置進(jìn)行空氣凈化的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種新風(fēng)和室內(nèi)空氣凈化的一體化裝置，包括并列設(shè)置的室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，所述室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室的遠(yuǎn)離進(jìn)氣口的一側(cè)還設(shè)有風(fēng)機，其中，所述室外空氣凈化室進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、臭氧催化劑層和熱交換器；所述室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、高能紫外燈和光催化層，其中，所述光催化層為以吸附材料為載體，載體上負(fù)載有二氧化鈦，錳氧化物和還原態(tài)貴金屬的空氣凈化材料，其中，二氧化鈦的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0～60%；錳氧化物的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0.1～10%；還原態(tài)貴金屬的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0.01～1%，所述還原態(tài)貴金屬選自鉑、鈀、金、銀中的一種或者兩種，或者兩種以上。

該裝置可同時凈化室外空氣和室內(nèi)循環(huán)空氣，并根據(jù)室外空氣和室內(nèi)循環(huán)空氣所攜帶的污染物進(jìn)行針對性的凈化，該裝置利用紫外光催化氧化、臭氧催化氧化、甲醛常溫納米催化氧化和臭氧分解的協(xié)同作用來凈化光空氣污染物。

本發(fā)明所述裝置中的高壓靜電除塵器、高能紫外燈、臭氧催化劑層、熱交換器、光催化層光均可以設(shè)置為可拆卸的獨立模塊（例如可設(shè)置為抽屜式），其中，所述高壓靜電除塵器和高能紫外燈設(shè)置單獨控制開關(guān)。

優(yōu)選地，所述高壓靜電除塵器配置有靜電場高壓控制調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)整范圍為3kv～20kv，高壓靜電除塵器共用于室外和室內(nèi)循環(huán)風(fēng)。

優(yōu)選地，所述的室內(nèi)空氣凈化室的高能紫外燈優(yōu)選為185nm紫外燈，污染物濃度較低時優(yōu)選為254nm紫外燈。

優(yōu)選地，所述室外空氣凈化室內(nèi)的熱交換器為氣氣熱交換器，內(nèi)置有排風(fēng)機，室外空氣凈化后再經(jīng)過熱交換器換熱后進(jìn)入室內(nèi)，室外空氣溫度較高或大于室內(nèi)循環(huán)空氣溫度時開啟熱交換器，以充分利用氣體原有溫度增強催化劑的催化性能。

本發(fā)明所述光催化層所用的催化劑是在載體上引入錳氧化物和貴金屬，錳氧化物和貴金屬原子能夠吸附在載體表面缺陷上，進(jìn)而形成表面豐富的基團(tuán)結(jié)構(gòu)，加強載體吸附。

優(yōu)選地，所述光催化層中，二氧化鈦的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的10～30%。

優(yōu)選地，所述光催化層的制備方法包括以下步驟：

S1. 可溶性錳氧化物溶于第一份無水乙醇中，加入吸附材料，充分?jǐn)嚢?；然后加入鈦酸四丁酯、抑制劑和可溶性貴金屬前驅(qū)體，充分?jǐn)嚢璧萌芤篈；

S2. 取第二份無水乙醇，和水混合得溶液B，將溶液B滴入劇烈攪拌的溶液A中得凝膠；

S3. 將凝膠陳化、烘干、焙燒后再溶于水形成懸浮液；

S4. 懸浮液中加入液態(tài)還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)后將得到的懸濁液進(jìn)行固液分離，將固體材料烘干后即得氣態(tài)污染物的凈化材料。

上述制備方法中，步驟S1中可溶性錳氧化物溶于無水乙醇中，再加入吸附材料，該步驟能夠保證后面鈦醇鹽的水解反應(yīng)在分子均勻的水平上進(jìn)行，抑制劑的作用主要是用于緩解鈦醇鹽的水解速度，溶液B滴入溶液A中，使得鈦醇鹽與水發(fā)生水解反應(yīng)，同時也發(fā)生失水和失醇縮聚反應(yīng)，生成物聚集成1nm左右的粒子并形成溶膠；步驟S3的陳化可以使得溶膠形成三維網(wǎng)絡(luò)而成為凝膠，烘干可除去水分和有機溶劑，本發(fā)明主要是在后面還加入了液態(tài)的還原劑，還原后的還原態(tài)貴金屬形成的催化劑能夠顯著提高催化性能和選擇性能。

優(yōu)選地，步驟S1中第一份無水乙醇與鈦酸四丁酯的體積比為2～16：1；所述鈦酸四丁酯與抑制劑的體積比為5～150：1。

優(yōu)選地，步驟S2中第二份無水乙醇與水的體積比為1～5：1，所述第二份乙醇與步驟S1中鈦酸四丁酯的體積比為0.1～4：1。

優(yōu)選地，步驟S1所述可溶性錳氧化物選自乙酸錳、硝酸錳、硫酸錳中的一種或者兩種，或者兩種以上。

優(yōu)選地，步驟S1所述可溶性貴金屬前驅(qū)體為可溶性的氯鹽或者氯酸鹽，所述的抑制劑選自鹽酸、醋酸、硝酸、三乙醇胺、乙酰丙酮中的一種或者兩種，或者兩種以上。

優(yōu)選地，步驟S4所述液態(tài)還原劑選自硼氫化鈉、硼氫化鉀、水合肼、甲醛、甲醇中的一種或者兩種，或者兩種以上。

優(yōu)選地，步驟S3中所述的陳化溫度為常溫，時間為10小時以上，更優(yōu)選地陳化時間為12～15小時；所述的烘干溫度不低于100℃，更優(yōu)選地為100～120℃，時間為10小時以上，更優(yōu)選地為10～12小時。

優(yōu)選地，步驟S3中所述的焙燒溫度不低于300℃，更優(yōu)選地為300～600℃。時間為2小時以上，更優(yōu)選地為3～5小時。

優(yōu)選地，所述吸附材料選自活性炭、沸石、碳纖維、二氧化硅、活性氧化鋁或碳分子篩，吸附材料的形態(tài)優(yōu)選為粉末、顆粒、柱狀或蜂窩狀。

優(yōu)選地，所述臭氧催化劑層為在活性炭、分子篩、SiO₂或活性氧化鋁載體上負(fù)載有過渡金屬氧化物和CeO₂ ，所述過渡金屬氧化物為Mn、Ni、Cu、Co中的一種，占載體質(zhì)量比例為0.5%～20%，CeO₂占載體質(zhì)量比例為0～5%， Mn/Ce摩爾比為2～10：1。

更優(yōu)選地，所述臭氧催化劑層的制備方法包括以下步驟：

S1. 充分溶解一定量的表面活性劑；

S2. 根據(jù)負(fù)載量稱量過渡金屬鹽前驅(qū)體和硝酸鈰，在攪拌狀態(tài)下倒入步驟S1溶解后的表面活性劑內(nèi)，充分溶解，配置成過渡金屬鹽-Ce(NO₃)₃混合溶液；

S3. 將過渡金屬鹽-Ce(NO₃)₃混合溶液置于超聲水浴裝置中，300～600W，在超聲攪拌條件下倒入載體，并保持1～30min；

S4. 調(diào)節(jié)水溫為30～60℃，在恒溫水浴加熱及攪拌條件下，保持12～24h；

S5. 放置于110℃烘箱中6～12h烘干，以10℃/min上升速率至300～600℃，恒溫焙燒1～3h即得。

更優(yōu)選地，S1中表面活性劑為十八烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨和聚乙二醇中的一種，濃度為0.01～0.03mol/L。

更優(yōu)選地，S2所述過渡金屬鹽前驅(qū)體選自乙酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽中的一種或者兩種，或者兩種以上。

更優(yōu)選地，S4所述超聲裝置中的水溫調(diào)節(jié)為50～80℃。

更優(yōu)選地，S5焙燒溫度為500℃，恒溫焙燒2～3h以上。

更優(yōu)選地，所述制備臭氧催化劑的載體選自為煤質(zhì)和椰殼活性炭、介孔分子篩；吸附材料的形態(tài)優(yōu)選為球狀、柱狀或蜂窩狀。

本發(fā)明還提供利用所述裝置進(jìn)行空氣凈化的方法，包括以下步驟：

一、在風(fēng)機的作用下，室外和室內(nèi)空氣同步進(jìn)入該裝置；

對于室外空氣而言，具體為：

S1. 含顆粒物、大氣臭氧、低濃度揮發(fā)性有機氣體的室外空氣在風(fēng)機作用下從室外空氣凈化室進(jìn)氣口進(jìn)入室外空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，高壓靜電場在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

S2. 大氣臭氧，高壓靜電除塵器產(chǎn)生的微量臭氧，和剩余其他氣態(tài)污染物進(jìn)入臭氧催化劑層，被分解成CO₂、水和氧氣；

對于室內(nèi)循環(huán)空氣而言，具體為：

S1. 含顆粒物、室內(nèi)臭氧、甲醛、揮發(fā)性有機氣體和微生物的室內(nèi)循環(huán)空氣污染物在風(fēng)機作用下從室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，顆粒物經(jīng)過高壓靜電場時在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

S2. 空氣中的水分、氧氣在電暈放電的強電場作用下，高能電子與水分子的碰撞反應(yīng)，以及激發(fā)態(tài)氧與水分子的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和臭氧；

S3. 甲醛和揮發(fā)性有機氣體中的苯系物經(jīng)過高能紫外燈，部分直接被裂解為CO₂和中間產(chǎn)物，這些CO₂和中間產(chǎn)物同揮發(fā)性有機氣體中的剩余物質(zhì)進(jìn)入光催化層，在臭氧強化的光催化、臭氧催化氧化、臭氧分解和甲醛常溫納米催化氧化協(xié)同作用下，被完全礦化成CO₂、H₂O和氧氣，同時臭氧得到完全消除和利用；凈化后的室內(nèi)循環(huán)空氣與凈化后的室外空氣混合后進(jìn)入室內(nèi)。

當(dāng)室內(nèi)空氣污染物濃度較低，且氣態(tài)污染物以甲醛為主時，利用所述裝置進(jìn)行空氣凈化的方法，包括以下步驟：

對于室外空氣而言，具體為：

S1. 含顆粒物、大氣臭氧、低濃度揮發(fā)性有機氣體的室外空氣在風(fēng)機作用下從室外空氣凈化室進(jìn)氣口進(jìn)入室外空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，高壓靜電場在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

S2. 大氣臭氧，高壓靜電除塵器產(chǎn)生的微量臭氧，和剩余其他氣態(tài)污染物進(jìn)入臭氧催化劑層，被分解成CO₂、水和氧氣；

對于室內(nèi)循環(huán)空氣而言，具體為：

S1. 關(guān)閉高能紫外燈，含顆粒物、室內(nèi)臭氧、甲醛為主的低濃度揮發(fā)性有機氣體的氣體污染物在風(fēng)機作用下從室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，顆粒物經(jīng)過高壓靜電場時在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

S2. 空氣中的水分、氧氣在電暈放電的強電場作用下，高能電子與水分子的碰撞反應(yīng)，以及激發(fā)態(tài)氧與水分子的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和臭氧；

S3. 臭氧、低濃度甲醛、以苯系物為代表的揮發(fā)性有機氣體經(jīng)光催化劑層時，在臭氧催化氧化、臭氧分解和甲醛常溫納米催化氧化協(xié)同作用下，被完全礦化成CO₂、H₂O和氧氣，同時臭氧得到完全消除和利用；凈化后的室內(nèi)循環(huán)空氣與凈化后的室外空氣混合后進(jìn)入室內(nèi)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著效果：

本發(fā)明提供了一種新風(fēng)和室內(nèi)空氣凈化的一體化裝置，并列設(shè)置的室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，所述室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室的遠(yuǎn)離進(jìn)氣口的一側(cè)還設(shè)有風(fēng)機，其中，所述室外空氣凈化室進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、臭氧催化劑層和熱交換器；所述室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、高能紫外燈和光催化層，其中，所述光催化層為以吸附材料為載體，載體上負(fù)載有二氧化鈦，錳氧化物和還原態(tài)貴金屬的空氣凈化材料，其中，二氧化鈦的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0～60%；錳氧化物的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0.1～10%；還原態(tài)貴金屬的負(fù)載量為吸附材料質(zhì)量的0.01～1%，所述還原態(tài)貴金屬選自鉑、鈀、金、銀中的一種或者兩種，或者兩種以上。針對室外空氣和室內(nèi)空氣污染物種類、濃度等特征的差異，利用常溫納米催化氧化、臭氧催化氧化和光催化氧化協(xié)同作用來高效凈化復(fù)合空氣污染物；靈活采用不同的凈化方法，解決了傳統(tǒng)空氣凈化功能單一、降解不徹底，存在二次污染等問題，充分利用催化材料常溫催化氧化室內(nèi)典型污染物甲醛的功效，此外還能利用臭氧催化氧化的高效礦化作用，避免臭氧資源的浪費，實現(xiàn)臭氧的深度利用和凈化，具有高效穩(wěn)定、能耗低、無二次污染、凈化能力強等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空氣凈化領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1-室外空氣凈化室進(jìn)氣口；2-室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)氣口；3-高壓靜電除塵器；4-高能紫外燈；5-臭氧催化劑層；6-光催化層；；7-熱交換器室內(nèi)排風(fēng)進(jìn)氣口；8-熱交換器室內(nèi)排風(fēng)出氣口；9-熱交換器；10-室外空氣凈化室出氣口；11-室內(nèi)循環(huán)空氣出氣口；12-風(fēng)機。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖和具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，但不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。在不背離本發(fā)明精神和實質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的簡單修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍；若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。

實施例1 0.1%Pt-0.1%MnO-40%TiO₂-AC（T400）

一種氣態(tài)污染物的空氣凈化材料，以活性炭為載體，其他組分占吸附材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：二氧化鈦40%；氧化錳0.1%；鉑0.1%。

具體制備步驟如下：將0.0134g乙酸錳溶于15mL無水乙醇中，然后加入3g活性炭，充分?jǐn)嚢瑁患尤?.5mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL，0.01M 氯鉑酸溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇和0.7mL純水混合制成B溶液；將B溶逐漸滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化12h，然后在120℃烘干11h。將烘干的材料放入馬弗爐，在400℃焙燒3小時。然后將材料制成懸濁液，加入硼氫化鈉還原，固液分離后，在100℃中烘干6小時，得到0.1%鉑-0.1%氧化錳-40%二氧化鈦-活性炭復(fù)合催化劑（催化劑1，記為T400）。

實施例2 0.1%Pt-1%MnO-60%TiO₂-AC（T600）

一種除氣態(tài)污染物的空氣凈化材料，以活性炭為載體，其他組分占吸附材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：二氧化鈦 60%；氧化錳1%；鉑 0.1%。

具體制備步驟如下：將0.1338g乙酸錳溶于19mL無水乙醇中，然后加入3g粉末活性炭，充分?jǐn)嚢?；加?.2mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩爾濃度為0.01mol/L氯鉑酸溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇和1mL純水混合制成B溶液；將B溶逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化14h，然后在120℃烘干12h。將烘干的材料放入馬弗爐，在600℃焙燒3小時。然后將材料制成懸濁液，加入硼氫化鉀還原，固液分離后，在100℃中烘干8小時，得到0.1%鉑-1%氧化錳-60%二氧化鈦-活性炭復(fù)合催化劑（催化劑2，記為T600）。

實施例3 0.5%Pd-0.1%MnO-20%TiO₂-沸石（T500）

一種除氣態(tài)污染物的空氣凈化材料，以沸石為載體，其他組分占吸附材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：二氧化鈦 20%；氧化錳0.1%；鈀 0.5%。

具體制備步驟如下：將0.0134g乙酸錳溶于15mL無水乙醇中，然后加入3g沸石，充分?jǐn)嚢?；加?.6mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，6.3mL，0.0242M氯化鈀水溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇和0.7mL純水混合制成B溶液；將B溶液逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化12h，然后在120℃烘干10h。將烘干的材料放入馬弗爐，在500℃焙燒4小時，然后將材料制成懸濁液，加入水合肼還原，固液分離后，在110℃中烘干6小時，得到0.5%鈀-0.1%氧化錳-20%二氧化鈦-沸石復(fù)合催化劑（催化劑3，記為T500）。

實施例4 1%Au-2%MnO-30%TiO₂-碳分子篩（T300）

一種除氣態(tài)污染物的空氣凈化材料，以碳分子篩為載體，其他組分占吸附材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：二氧化鈦 30%；氧化錳 2%；金 1%。

具體制備步驟如下：將0.2677g乙酸錳溶于15mL無水乙醇中，然后加入3g碳分子篩，充分?jǐn)嚢?；加?.85mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，15.15mL，0.01M氯金酸水溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇和1mL純水混合制成B溶液；將B溶逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化13h，然后在120℃烘干11h。將烘干的材料放入馬弗爐，在300℃焙燒4小時，然后將材料制成懸濁液，加入甲醛水溶液還原，固液分離后，在120℃中烘干10小時，得到1%金-2%氧化錳-30%二氧化鈦-碳分子篩復(fù)合催化劑（催化劑4，記為T300）。

實施例 5 UV+光催化劑（高能紫外燈催化劑層）

將催化劑（實施例1到實施例4制備得到的催化劑）在關(guān)閉紫外燈的情況下凈化復(fù)合空氣污染物，其次配合185nm紫外燈使用，構(gòu)成光催化體系，提高降解氣態(tài)污染物的效率。

對比例1

一種除氣態(tài)污染物的空氣凈化材料，以沸石為載體，其他組分占吸附材料按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：氧化錳 0.1%。

具體制備步驟如下：用去離子水溶解0.0134g乙酸錳前驅(qū)體，在攪拌狀態(tài)下，往前驅(qū)體溶液中倒入3g 沸石，使其呈漿液狀態(tài)，并在攪拌條件下浸漬12 h；在烘箱100 ℃的條件，進(jìn)行干燥，保持12h，將其中的水分充分蒸發(fā)；將干燥的催化劑置于馬弗爐，在550℃下焙燒3h。

將實施例1到實施例5和對比例1制備得到的催化劑以及活性炭進(jìn)行活性評價。催化劑的性能測試在連續(xù)流動的玻璃管反應(yīng)器（管徑8mm）上進(jìn)行，光催化測試在反應(yīng)器外面放置兩支4W紫外燈。選取20～40目1g的催化劑顆粒進(jìn)行性能評價。進(jìn)氣流量為1L/min，室內(nèi)臭氧濃度為90～200ppb，混合氣體中甲醛濃度為10ppm，苯濃度20ppm，甲苯濃度20ppm。反應(yīng)器出口甲醛濃度用甲醛分析儀（PPM-400，英國PPM公司），苯和甲苯濃度用氣相色譜（GC-9790 plus，中國福立），臭氧濃度檢測用臭氧分析儀（model49i，ppb美國熱電公司）。測試的結(jié)果如表1所示。從表1可看出，在常溫?zé)o紫外條件下，甲醛的轉(zhuǎn)化率>85%（催化氧化為CO₂和水），苯去除和甲苯去除以吸附去除為主，并且是不斷在衰減。配合紫外燈使用后，甲醛去除率維持在 88%以上，苯的去除率長時間穩(wěn)定維持在80%以上，甲苯的去除率可達(dá)85%以上。因此，本發(fā)明所制得的催化劑對氣態(tài)污染物具有良好的凈化效果。

對比例2

本對比例的催化劑的具體制備步驟如下：將0.2677g乙酸錳溶于15mL無水乙醇中，然后加入3g碳分子篩，充分?jǐn)嚢?；加?.85mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，15.15mL，0.01M氯金酸水溶液，充分?jǐn)嚢瑁洖锳溶液；取1mL無水乙醇和1mL純水混合制成B溶液；將B溶逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化13h，然后在120℃烘干11h。將烘干的材料放入馬弗爐，在300℃焙燒4小時即得。

利用本對比例獲得的催化劑進(jìn)行活性評價，評價方法同上，其結(jié)果表明：氧化態(tài)的復(fù)合催化劑對苯、甲苯的降解性能基本和實施例4持平，但是甲醛的去除率急劇下降，低至41%。

對比例3

本對比例的催化劑的具體制備步驟如下：將0.1338g乙酸錳溶于19mL無水乙醇中，充分?jǐn)嚢?；加?.2mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩爾濃度為0.01mol/L氯鉑酸溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇和1mL純水混合制成B溶液；將B溶逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；然后將3g活性炭加入溶膠。將上述所得的材料在常溫下陳化14h，然后在120℃烘干12h。將烘干的材料放入馬弗爐，在600℃焙燒3小時。然后將材料制成懸濁液，加入硼氫化鉀還原，固液分離后，在100℃中烘干8小時，得到復(fù)合催化劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：形成溶膠后再加入吸附材料，導(dǎo)致吸附材料和其他組分負(fù)載不均勻，很容易脫落，活性炭表面基團(tuán)沒發(fā)生明顯變化，其吸附性能和負(fù)載型二氧化鈦催化氧化不能形成協(xié)同作用，因此其降解性能大大下降。

對比例4

本對比例的催化劑的具體制備步驟如下：將0.1338g乙酸錳溶于19mL無水乙醇中，然后加入3g粉末活性炭，充分?jǐn)嚢瑁患尤?.2mL鈦酸四丁酯，0.1mL濃鹽酸，0.05mL乙酰丙酮，1.5375mL摩爾濃度為0.01mol/L氯鉑酸溶液，充分?jǐn)嚢?，記為A溶液；取1mL無水乙醇、1mL純水和硼氫化鉀水溶液混合制成B溶液；將B溶逐漸液滴入劇烈攪拌的A溶液，攪拌至凝膠狀態(tài)；將上述所得的材料在常溫下陳化14h，然后在120℃烘干12h。將烘干的材料放入馬弗爐，在600℃焙燒3小時得到復(fù)合催化劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：所制得催化劑團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，顆粒變大，比表面積變小，導(dǎo)致催化劑吸附性能大大下降，在復(fù)合催化劑表面的催化氧化能力也下降。

實施例6 臭氧催化劑10%MnO₂-2%CeO₂-AC

一種臭氧催化劑層的制備方法，以活性炭為載體，活性組分占載體按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：MnO₂10%，CeO₂2%。

具體制備步驟如下：取0.547g十六烷基三甲基溴化銨倒入燒杯，加入50ml去離子水后在攪拌條件下，充分溶解；在攪拌狀態(tài)下將2.819g醋酸錳和0.504g的硝酸鈰倒入溶液中，充分溶解，配置成Mn(CH₃COO)₂-Ce(NO₃)₃混合溶液；將混合溶液置于超聲水浴裝置中，功率調(diào)整為400W，在超聲攪拌條件下倒入10g椰殼活性炭載體，并保持30min；將超聲裝置中的水溫調(diào)節(jié)為50℃，在恒溫水浴加熱及超聲攪拌條件下，保持24h；放置于110℃烘箱中12h，將水分蒸發(fā)后，置于馬弗爐中，以10℃/min上升速率上升至300℃，恒溫焙燒2h即得臭氧催化劑層。

實施例7 臭氧催化劑5%MnO₂-1%CeO₂-分子篩

一種臭氧催化劑層的制備方法，以活性炭為載體，活性組分占載體按質(zhì)量分?jǐn)?shù)含有：MnO₂5%，CeO₂1%。

具體制備步驟如下：取0.309ml聚乙二醇溶液倒入燒杯，加入50ml去離子水后在攪拌條件下，將1.029g硝酸錳和0.252g的硝酸鈰倒入溶液中，充分溶解，配置成Mn(NO₃)₂-Ce(NO₃)₃混合溶液；將混合溶液置于超聲水浴裝置中，功率調(diào)整為300W，在超聲攪拌條件下倒入10g分子篩載體，并保持10min；將超聲裝置中的水溫調(diào)節(jié)為60℃，在恒溫水浴加熱及超聲攪拌條件下，保持12h；放置于110℃烘箱中24h，將水分蒸發(fā)后，置于馬弗爐中，以10℃/min上升速率上升至500℃，恒溫焙燒3h即得臭氧催化劑層。

實施例8 同時凈化室內(nèi)和室外復(fù)合空氣污染物的一體化裝置

一種同時凈化室內(nèi)和室外復(fù)合空氣污染物的一體化裝置，包括并列設(shè)置的室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，所述室外空氣凈化室和室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室的遠(yuǎn)離進(jìn)氣口的一側(cè)還設(shè)有風(fēng)機，其中，所述室外空氣凈化室由進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、臭氧催化劑層和熱交換器；所述室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室由進(jìn)氣口向內(nèi)依次設(shè)有高壓靜電除塵器、高能紫外燈和光催化層。

該裝置可同時凈化室外空氣和室內(nèi)循環(huán)空氣，并根據(jù)室外空氣和室內(nèi)循環(huán)空氣所攜帶的污染物進(jìn)行針對性的凈化，該裝置利用紫外光催化氧化、臭氧催化氧化、甲醛納米催化氧化和臭氧分解的協(xié)同作用來凈化復(fù)合空氣污染物。

本發(fā)明所述裝置中的高壓靜電除塵器、高能紫外燈、臭氧催化劑層、熱交換器、光催化層均可以設(shè)置為可拆卸的獨立模塊（例如可設(shè)置為抽屜式），其中，所述高壓靜電除塵器和高能紫外燈設(shè)置單獨控制開關(guān)。

所述高壓靜電除塵器配置有靜電場高壓控制調(diào)節(jié)器，電壓調(diào)整范圍為3kv～20kv，高壓靜電除塵器共用于室外和室內(nèi)循環(huán)風(fēng)。

所述高能紫外燈優(yōu)選為185nm紫外燈，當(dāng)室內(nèi)空氣污染物濃度較低時高能紫外燈優(yōu)選為254nm紫外燈。

所述室外空氣凈化室內(nèi)的熱交換器為氣氣熱交換器，內(nèi)置有排風(fēng)機，室外空氣凈化后再經(jīng)過熱交換器換熱后進(jìn)入室內(nèi)，室外空氣溫度較高或大于室內(nèi)循環(huán)空氣溫度時開啟熱交換器，以充分利用氣體溫度增強催化劑的催化性能。

所述臭氧催化劑層為實施例6和實施例7制備得到的催化劑組成。

所述室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室內(nèi)的光催化層為實施例1到實施例4制備得到的催化劑組成；所述光催化層在室溫下能夠通過臭氧催化氧化、納米催化氧化甲醛、臭氧分解來凈化室內(nèi)空氣中除甲醛、苯系物等揮發(fā)性氣態(tài)污染物和臭氧污染物。

實施例9 利用實施例8所述裝置進(jìn)行空氣凈化的方法

當(dāng)室外大氣污染物和室內(nèi)空氣污染物都包含顆粒物、臭氧、低濃度揮發(fā)性有機污染物等多種復(fù)合型污染物時，采用實施例8的裝置進(jìn)行空氣凈化方法，該方法包括如下步驟：

一、在風(fēng)機的作用下，室外和室內(nèi)空氣同步進(jìn)入該裝置；

對于室外空氣而言，具體為：

（1）含顆粒物、大氣臭氧、揮發(fā)性有機氣體的室外風(fēng)從室外空氣凈化室進(jìn)氣口進(jìn)入室外空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，高壓靜電場在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

（2）室外大氣中的臭氧污染物，高壓靜電除塵器產(chǎn)生的臭氧和其他一些氣態(tài)污染物進(jìn)入具有臭氧催化氧化和臭氧分解作用的臭氧催化劑層，被分解成CO₂、水和氧氣，最終大氣中的臭氧和靜電除塵器臭氧副產(chǎn)物得以資源化利用，用于催化氧化VOCs；

對于室內(nèi)循環(huán)空氣而言，具體為：

（1）含顆粒物、室內(nèi)臭氧、甲醛和揮發(fā)性有機氣體和微生物的室內(nèi)空氣污染物在風(fēng)機作用下從室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，顆粒物經(jīng)過高壓靜電場時在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

（2）空氣中的水分、氧氣在電暈放電的強電場作用下，高能電子與水分子的碰撞反應(yīng)，以及激發(fā)態(tài)氧與水分子的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和臭氧；

（3）甲醛和苯系物等氣態(tài)污染物經(jīng)過高能紫外燈，部分直接被裂解為CO₂和中間產(chǎn)物，同殘余VOCs進(jìn)入光催化層，在光催化、臭氧催化氧化、臭氧分解和甲醛常溫納米催化氧化協(xié)同作用下，被完全礦化成CO₂、H₂O和氧氣，同時臭氧得到完全消除和利用；凈化后的室內(nèi)循環(huán)空氣與凈化后的室外空氣混合后進(jìn)入室內(nèi)。

實施例10 利用實施例8所述裝置進(jìn)行空氣凈化的方法

當(dāng)室外大氣污染物包含顆粒物、臭氧、揮發(fā)性有機污染物等多種復(fù)合型污染物，室內(nèi)空氣氣態(tài)污染物包含臭氧、以甲醛為主的低濃度揮發(fā)性有機污染物時，采用實施例8的裝置進(jìn)行復(fù)合空氣污染物的凈化方法，該方法包括如下步驟：

一、在風(fēng)機的作用下，室外和室內(nèi)空氣同步進(jìn)入該裝置；

對于室外空氣而言，具體方法步驟不變，同實施例9；

對于室內(nèi)循環(huán)空氣而言，具體為：

（1）關(guān)閉高能紫外燈，含顆粒物、室內(nèi)臭氧、低濃度甲醛和揮發(fā)性有機氣體的室內(nèi)空氣污染物在風(fēng)機作用下從室內(nèi)循環(huán)空氣進(jìn)氣口進(jìn)入室內(nèi)循環(huán)空氣凈化室，首先經(jīng)過高壓靜電除塵器，顆粒物經(jīng)過高壓靜電場時在電暈放電過程中被荷電，并使塵粒荷電后趨向收塵極的表面而放電沉積；

（2）空氣中的水分、氧氣在電暈放電的強電場作用下，高能電子與水分子的碰撞反應(yīng)，以及激發(fā)態(tài)氧與水分子的電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基和臭氧；

（3）臭氧、低濃度甲醛、苯系物等氣態(tài)污染物經(jīng)光催化劑層時，在臭氧催化氧化、臭氧分解和甲醛常溫納米催化氧化協(xié)同作用下，被完全礦化成CO₂、H₂O和氧氣，同時臭氧得到完全消除和利用；凈化后的室內(nèi)循環(huán)空氣與凈化后的室外空氣混合后進(jìn)入室內(nèi)。