发明领域

本发明涉及一种氧化一氧化碳的方法和设备，它适用于空气净化器、烟气 分离器、除臭设备、空气调节器或类似设备，尤其适用于能在常温(如，室温) 下氧化和消除一氧化碳或有效地降低一氧化碳的浓度。

相关技术

在现有技术中，提供了一种空气净化器，通过有效除去空气中气味成分、 漂浮的真菌或类似物来改善居住空间或工作空间，确保生活舒适。在日本专利 延迟公开(KOKAI)的Nos.HEI 5-317639和HEI 10-85533披露了这类空气净化 器。

所披露的空气净化器包括位于通风道中，用于产生臭氧的臭氧发生器和用 于分解所产生的臭氧来连续产生活性氧的臭氧分解器，臭氧发生器产生的臭氧 是通过使用臭氧分解器中提供的臭氧分解催化剂来分解的，这样就产生初生态 氧原子，即所谓的活性氧(游离氧)，将活性氧与气味成分反应，对空气进行除 臭和净化。

按照利用臭氧的空气净化器，空气中的气味成分，如氨、硫化氢、乙醛、 甲醛、金属-金红石开谱顿、三甲胺、乙烯、甲基化二硫和苯乙烯可被有效地消 除或除去。

然而，按照常规的空气净化器，很难连续除去因不完全燃烧，如吸烟产生 的一氧化碳(CO或CO气体)。CO是一种生理学毒性很大的物质，它可以与 血液中的血红蛋白结合，麻痹或抑制内脏的功能。

另一方面，如果由不完全燃烧产生的CO与活性氧进行氧化反应，由于CO 被氧化成二氧化碳(CO2)，能够有效地降低空气中毒性极大的CO的数量或将 其除去。然而，由臭氧分解得到的活性氧(游离氧)的寿命为10-6到10-7秒，实 在是太短了。

因此，按照常规的空气净化器，臭氧分解器和低级脂肪酸吸收器或位于臭 氧分解器下面的活性炭吸收过滤器，是分开放置的，没有提供任何用于吸收一 氧化碳的CO吸收器，所以难以实现由臭氧分解器产生的活性氧与一氧化碳的 氧化反应。

此外，在日本专利延迟公开的No.HEI5-317639所披露的空气净化器中， 由于未提供CO吸收器，由臭氧分解器产生的活性氧不能用于一氧化碳的氧化 反应，所以不能氧化空气中的CO，这样不能降低CO的数量或除去CO。

此外，在日本专利延迟公开(KOKAI)的No.HEI 10-85533所披露的空气 净化器中，分别提供了臭氧分解器和活性炭吸收过滤器，并且另一方面，臭氧 分解器包括两个过滤器，即第一和第二臭氧分解过滤器。虽然第一过滤器有粘 附在过滤器基材上的铂催化剂，由于铂层与臭氧分解层是彼此不同的层，活性 氧不能与一氧化碳有效地接触以进行氧化反应，而且，由于吸收过滤器是由活 性炭制得的，要经常更换，不方便长时间使用。

发明概述

本发明考虑了上述现有技术中的情况，因此本发明的一个目的是提供一种 氧化一氧化碳的方法和设备，可以在常温下有效地消除或除去气味成分，并通 过CO的氧化反应减少空气中的CO成分。

本发明的另一个目的是提供一种氧化一氧化碳的方法和设备，可以延长使 用寿命，减少必要的维护工作，不必更换一氧化碳氧化反应的元件。

依照本发明，一方面通过提供一种在通道形成结构中氧化空气流中的一氧 化碳的方法，实现本发明的这些和其它目的，方法包括以下步骤：

在臭氧产生区产生臭氧，对空气中的气味成分进行除臭；

在臭氧分解区分解产生的臭氧；并且

在CO(一氧化碳)吸收区中，吸收并载带不完全燃烧产生的一氧化碳；

其中臭氧分解区和CO吸收区形成于一个共同的氧化反应区中，在氧化反 应区中，一氧化碳被臭氧分解步骤中产生的活性氧氧化。

在一个优选的实施方案中，通过一个位于臭氧产生区中的放电型光催化剂 模件产生用来除去气味成分的臭氧，并且在用于吸收一氧化碳的CO吸收区形 成分解臭氧的臭氧分解区。

在对上述方面的改进中，提供了一种通过具有进气孔和出气孔的通风道， 氧化空气流中一氧化碳的方法，包括以下步骤：

在通风道中产生臭氧的臭氧产生区产生臭氧；

利用臭氧产生区产生的臭氧除去空气中的气味成分；

在置于通风道中的臭氧产生区下游的臭氧分解区中，将产生的臭氧分解成 活性氧；和

在通风道中的CO(一氧化碳)吸收区中，吸收和载带因不完全燃烧产生 的一氧化碳；

其中的臭氧分解区和CO吸收区位于共同的氧化反应区中，在该氧化反应 区中一氧化碳被氧化反应区中由臭氧分解产生的活性氧氧化。

本发明的另一个方面还提供了一种氧化通道形成结构中空气流中一氧化碳 的设备，包括：

一个放置在通道中的臭氧产生元件，用来产生臭氧，除去空气中的气味成 分；

一个放置在通道中的臭氧分解元件，用来分解臭氧，产生活性氧；和

一个放置在通道中的CO(一氧化碳)吸收元件，用来吸收和载带因不完 全燃烧产生的臭氧；

其中，臭氧分解元件和CO吸收元件被放置于共同的氧化反应区，以便利 用活性氧来氧化一氧化碳。

在一个优选的实施方案中，臭氧产生元件包括至少放电型光催化剂模件、 紫外线灯设备、电晕放电设备和沿面放电设备中之一种设备，它们位于空气流 通道中的臭氧分解元件和CO吸收元件的上游。

臭氧分解构件和CO吸收元件可以形成一种具有蜂窝结构或三维网孔结构 的多孔构件，在由臭氧分解元件构成的臭氧分解区中，提供了一种由CO吸收 元件形成的CO吸收区，用于提供一个共同的CO氧化反应区。多孔元件可以 由至少一种选自氧化铝、二氧化硅、氧化镁、碳酸硅和钛酸铝的物质组成，形 成一种蜂窝结构或三维网孔结构，使臭氧分解元件和CO吸收元件成为多孔构 件可以实现一氧化碳的氧化反应。这种多孔元件可以由至少一种选自Mn、Cu 或Ni的氧化物、含有Ni、Co、Mn或Cu的多孔碳、沸石和粘土的臭氧分解物 质组成，形成一种蜂窝结构或三维网孔结构，用于负载构成CO吸收元件的微 粒。

CO吸收元件可以由至少一种选自铂、铱、锇、钯、镜和钌的铂基贵金属 微粒组成，微粒由构成臭氧分解元件的臭氧分解物质负载，以形成一个通常的 CO氧化反应区。每个铂基贵金属微粒的粒度为10-1,000。

氧化设备可以进一步包括放置在通风道进气口用来除去空气中的大分子的 预过滤器，和至少一个放置在通风道中的预过滤器下游的送风机。还可以在通 风道中的预过滤器下游放置一个电除尘器，除去空气中的大分子。

依照本发明的氧化一氧化碳的方法和设备，空气中的气味成分可以被臭氧 产生元件产生的臭氧完全、高效地除去。在通常的CO氧化区提供臭氧分解元 件和CO吸收元件，便于有效地实现空气中的一氧化碳的氧化反应，降低CO 的浓度或除去CO。

而且，依照本发明氧化一氧化碳的方法和设备，由于无需放置任何元件或 器件用于一氧化碳的氧化反应，因此还可以省略去麻烦的必要工作，从而确保 延长使用寿命。

下面参照附图，详细且更清晰地描述，本发明的性质和其它特点将得到更 清晰地说明。

附图简述

在附图中：

图1是依照本发明的第一个实施方案，说明氧化一氧化碳的方法和设备的 原理图；

图2是依照本发明的第一个实施方案，说明作为氧化一氧化碳设备臭氧发 生器的放电光催化剂模件图；

图3是本发明氧化一氧化碳设备中CO氧化反应原理的模型图；

图4是利用本发明氧化一氧化碳设备进行CO氧化反应的效果曲线图；

图5是依照本发明的第二个实施方案，说明氧化一氧化碳方法和设备的原 理图。

优选实施方案的详述

下面参照附图详细描述本发明氧化一氧化碳的方法和设备的优选实施方 案。

参照图1，显示了氧化一氧化碳的氧化设备的第一个实施方案，氧化一氧 化碳的氧化设备10通常用于空气净化器、烟气分离器、除臭设备(除臭器)、 空气调节器、空气清洁/除臭系统等，或本身用作空气净化器、烟气分离器、除 臭器、或空气清洁/除臭系统。氧化一氧化碳的设备10是用于除去空气中气味成 分并在常温下氧化因不完全燃烧产生的一氧化碳(CO)以减少或消除其浓度的 设备。

该实施方案的氧化一氧化碳设备10包括作为主体的圆柱型套管11、套管 11中用于通空气的通风道12。在通风道12中，从空气进口(进气孔)13按序 依次设有一个用于除去空气中的异物，如灰尘或大分子的预过滤器14、一个用 于产生臭氧(O3)的臭氧产生装置(臭氧发生器或臭氧产生元件)15、和用于 在常温下氧化一氧化碳(CO)的CO氧化元件(CO氧化元件或设备)16。而 且，一个或更多(至少一个)送风机17放置在圆柱型套管11中通风道12的任 意位置上。空气中的一氧化碳因此在常温下被CO氧化元件16氧化，产生二氧 化碳(CO2)，然后，产生的CO2从空气出口(出气孔)18排放到套管11的外 部。

臭氧发生器15由放电型光催化模件、紫外线灯设备、电晕放电设备、沿面 放电设备、X射线发生器，或者它们中至少两种的组合构成，在通风道12中形 成臭氧产生区A以使空气在臭氧产生区A中得到纯化和除臭。臭氧的功能是在 空气中实现电晕放电或沿面放电，臭氧是通过照射紫外线、X射线或阴极射线 产生的，并具有很强的消毒、漂白和氧化能力。

作为臭氧发生器15，要使用到如图2所示的一个放电型光催化模件20。这 个放电光催化模件20由位于放电电极21间的负载光催化剂的多孔陶瓷22提供。 多孔陶瓷22包括一个用于负载光催化剂的光催化剂载体，直接利用放电产生的 紫外线来激活光催化剂。这种多孔陶瓷22也具有过滤功能。

通过将这种紫外线照射到光催化剂上，可以得到或促进产生的臭氧的消毒 作用、氧化作用和活性炭的光催化分解作用，并且结果是，可以有效地对空气 纯化和除臭。其分解能力与传统的灯光型光催化模件的分解能力相比，通过放 电作用、臭氧生成作用和光催化剂应用作用，可以在10分钟左右使气味成分得 到分解。

当这样的放电光催化模件20用于臭氧发生器15时，放电产生的发射光可 用作光源，以便省去因长时间的使用而需要更换的组成元件等，如活性炭和灯， 因此延长使用寿命。

而且，通过改善或更改光催化剂的表面区，可以提供一种具有大比表面积 的光催化模件，促进光催化的分解作用，并且能够加强对空气的纯化作用和除 臭作用。

在臭氧产生区A，由臭氧发生器15产生的臭氧(O3)是用于空气纯化和 除臭过程的，并由吹风机17吹送到CO氧化元件16中。

如图3所示，CO氧化元件16包括一个用于分解产生的臭氧，然后生成活 性氧(游离氧)的臭氧分解器(分解元件)24，和用于吸收因不完全燃烧产生 的一氧化碳(CO)的CO吸收器(吸收元件)25，它们组成了一氧化碳的氧化 反应区B。臭氧分解器24和CO吸收器25位于通常的CO氧化反应区B内， 利用活性氧进行一氧化碳(CO)的氧化反应。

臭氧分解器24由至少一种选自Mn、Cu或Ni的氧化物、含有Ni、Co、 Mn或Cu的多孔碳、沸石和粘土的臭氧分解物质27组成。臭氧分解物质27由 消耗性的臭氧催化剂组成，并用于基础元件26，基础元件26由通过涂覆、焊接 或类似方式得到的、具有蜂窝结构或三维网孔结构(海绵体结构)的多孔元件 构成。

带有臭氧分解物质27的基础元件26由选自氧化铝、二氧化硅、氧化镁、 碳酸硅和钛酸铝中的至少一种物质组成，它形成一种具有蜂窝结构或三维网孔 结构的多孔元件。

而且，臭氧分解物质27也可以不是加在基础元件26上，而是本身形成具 有蜂窝结构或三维网孔结构的多孔元件。这种情况下，由于臭氧分解装置24也 具有载体功能，因此基础元件能够省去。

另一方面，构成臭氧发生器15的CO吸收器25是由至少一种选自铂、铱、 锇、钯、铑和钌的铂基VIII族贵金属的微粒28组成的。

每个铂基贵金属微粒28的粒径为10-1000，优选的粒径为50-400。 微粒28负载在臭氧分解物质27上，作为组成如图3所示CO吸收器25的消耗 性臭氧催化剂。就是说，大量的这种铂基贵金属微粒，如铂微粒28，作为消耗 性臭氧催化剂，以高浓度负载在臭氧分解物质27上，用来形成通常的CO氧化 反应区层或反应表面。在使用铂(Pt)微粒28用作CO吸收器25时，臭氧分 解物质27构成了一种负载铂的催化剂。

组成臭氧分解器24的臭氧分解物质27分解臭氧(O3)以产生活性氧(游 离氧：O)，它的寿命为10-6-10-7秒，非常短暂。为了用活性氧来氧化一氧化 碳(CO)，有必要在一个有效的反应时间，如活性氧的有效寿命内捕获高浓度 的一氧化碳。

就是说，有必要使活性氧(氧原子O)从它的产生到湮灭的过程中与一氧 化碳分子接触、反应，通过这种接触，氧化反应能够在常温下发生。因此，有 必要在一个非常靠近因臭氧分解产生活性氧的区俘获大量的、高浓度的一氧化 碳分子。

在用于氧化一氧化碳的氧化设备10中，形成了一个用于吸收一氧化碳 (CO)的CO吸收区D臭氧分解区C内，由臭氧分解器24组成的。该CO吸 收区D是一个网状区，由具有微粒结构的CO吸收器25构成。

参见图3，臭氧分解器24的臭氧分解区C和CO吸收器25的CO吸收区 D通常是位于CO氧化区B中，便于因不完全燃烧产生和俘获的一氧化碳与活 性氧接触，并且很容易在常温下进行氧化反应。尽管一氧化碳具有很强的物理 毒性，并与血液中的血红蛋白结合而导致麻痹或损伤其功能，它的中毒或毒性 可以通过将一氧化碳氧化为二氧化碳而消除。

上面提到的用于氧化一氧化碳的氧化设备10的功能和操作方式将在下面 解释。

氧化设备10能够在常温下氧化因不完全燃烧产成的一氧化碳，因此消除一 氧化碳或显著降低一氧化碳的浓度。另外，它可用于对车辆内部除臭，如用作 客车或出租车的空气纯化(清洁)和除臭设备；除去医院或居住场所或类似场 所的消毒气味；对车内冰箱、家用冰箱、卡车货舱或类似情形的除臭；对盥洗 室和未加工的垃圾进行除臭等等。

在氧化设备10中，流进套管11通风道12中的大颗粒如灰尘和尘土被置于 其中的预过滤器14除去。吹风机17使除去大颗粒后的空气强制性地流动并输 入到通风道12中，送往臭氧发生器15。

在臭氧发生器15中，臭氧由电晕放电、沿面放电或紫外线照射过程产生， 通过与生成的臭氧反应，除去、消除或对空气中的气味成分进行消毒。

如图2和3所示，在这种情况下，臭氧发生器15由放电光催化模件20构 成，由于紫外线的消毒功能、产生臭氧的氧化功能、消毒功能和由于催化剂的 分解可使空气中的气味成分分解为无嗅成分。

例如，在吸烟室，香烟的燃烧气体除CO2外，包括由不完全燃烧产生的一 氧化碳或铵、醇类和醛类。而且，还有房屋建筑材料中含有的甲醛，未处理垃 圾气味或食物的气味中所含的铵，交通工具内部气体中所含有的硫化氢、三甲 胺、铵、乙酸、乙醛、甲醛、三甲胺。

空气中的气味成分，如铵、硫化氢、三甲胺、甲醚、乙醛、甲基二氧化物 (methyl dioxide)、苯乙烯或类似物，在通过位于氧化设备10的圆柱型套管11 中的臭氧产生区A的同时，能够分解和除去作为无气味成分。并且，作为不完 全燃烧的CO气体经过臭氧产生区A，并进入CO氧化区B。

将除去了气味成分的空气与一氧化碳一起送入CO氧化元件或构成CO氧 化区域B的元件16。在CO氧化反应区B中，提供一氧化碳氧化元件16，合 臭氧分解器24及CO吸收器25，便于进行一氧化碳的氧化反应。在构成臭氧 分解器24的臭氧分解区C中，提供了由CO吸收器25构成的CO吸收区D。 臭氧分解区C和CO吸收区D形成了通常的CO氧化反应区B。

在CO氧化元件16中，提供了一个CO吸收区D，在这里，分布有高密 度的用于吸收一氧化碳(CO)的微粒28，该区位D于通过分解臭氧(O3)来 产生活性氧(游离氧)的臭氧分解区C的附近。

为CO吸收区D所提供的CO吸收器25由铂基贵金属微粒28构成，金属 微粒负载在臭氧分解物质27的臭氧分解层上，以高浓度分布状态分布在多孔元 件或多孔元件表面上。因此，可以增大用于吸收一氧化碳的铂基贵金属微粒28 的表面积，由此可以扩大CO负载区(CO吸收面积)。

因此，具有很大的CO负载面积，用于吸收一氧化碳(CO)颗粒的CO 吸收区D能够放置在通过臭氧分解器24产生臭氧的很近的位置或区域上。而且， 形成CO吸收区D的CO吸收器25具有很大的CO负载区，因此能够有效地 且高浓度地捕获空气中的一氧化碳颗粒。另一方面，放置了负载着大量铂基贵 金属微粒28的CO吸收器25，以便在微粒附近形成臭氧分解物质27的臭氧分 解层，以形成通常的氧化反应区。

由于设有CO氧化元件16，在其臭氧分解区C分布了大量的微粒28的CO 吸收区中，由臭氧分解器24产生的活性氧能够在其附近容易地接触到高浓度分 布的一氧化碳，以使氧化反应得以发生。因此，在CO氧化构件16中，由臭氧 分解器24产生的活性氧能够接触到由CO吸收器25捕获的高浓度一氧化碳， 由此容易进行氧化反应。

如上所述，只有在非常接近活性氧产生的区捕获一氧化碳，才能促进氧化 反应，在此区域，活性臭氧是由臭氧分解器24产生的。就是说，这第一次证实 通过在活性氧产生部分的附近捕获高浓度的一氧化碳能容易地氧化一氧化碳。

参见图4，在利用氧化一氧化碳设备10上面提及的特点时，一氧化碳能够 在常温下，与活性氧进行氧化反应，它是使空气通过通风道12的臭氧分解区A 和CO氧化反应区B，并且从通风道12的空气出口18排放，空气中所含一氧 化碳浓度可以基本为零，如图4中浓度曲线E所示。另外，如图4中浓度曲线 F所示，通过一氧化碳的氧化反应，二氧化碳的浓度得到增加。一氧化碳浓度 和二氧化碳浓度分别通过CO气体浓度测量表和CO2气体浓度测量表测量。

如图4所示的，依照本发明的氧化设备10，能够在常温下将一氧化碳有效 地氧化，生成二氧化碳。因此通过氧化一氧化碳，能够降低或完全消除一氧化 碳的浓度或使其浓度基本上为零。

甚至在臭氧被CO氧化元件16的臭氧分解器24分解产生活性氧的情况下， 由于活性氧的寿命极短，一定能够从外部通过空气出口18防止的活性氧被排放 掉。

图5是显示依照本发明，用于氧化一氧化碳的氧化设备10A的第二个实施 方案的原理图。

氧化一氧化碳的设备10A的基本结构不同于图1所示的氧化设备10。就是 说，在第二个实施方案的氧化设备10A中，一个电子收尘器30放置在位于通风 道12中的预过滤器14的下游。放置电子收尘器30的目的是，除去更多的不能 被预过滤器14除去的微小灰尘或类似物。

而且，其他构造和功能与第一个实施方案完全一样，因此这里就不再详细 描述。

值得注意的是，本发明不局限于详细描述的实施方案，在不背离所附权利 要求书范围的前提下，还可以有许多其它变化以及改进。

发明背景