[发明专利]气体过滤系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于从空间中的待过滤气体中去除目标气体的过滤系统。系统具有操作的不同模式。基于对目标气体的当前水平的感测、感测信号的先前历史和操作的先前模式，可以确定过滤器负载目标气体的程度。该信息和目标气体的当前感测水平一起用于选择操作的模式。特别地，过滤器负载和当前污染物水平用于确定是否将发生吸收/吸附或解吸、以及这些过程将以何种速率进行，这为决定应执行哪种操作模式提供了基础。

本申请是国际申请号为PCT/EP2016/073285、国际申请日为2016年9月29日、优先权日为2015年11月17日、进入中国国家阶段日期为2018年3月29日、中国国家申请号为201680057031.8的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于从待过滤气体中过滤气态污染物的方法和装置。

背景技术

室内空气污染在全球许多城市化地区都呈现重大的健康危害。同时在室外(例如来自机动交通工具和工业)和室内(来自烹饪、吸烟、蜡烛燃烧、香炉燃烧、释气建筑/装修材料，释气蜡、油漆、抛光剂的使用等)遭遇到空气污染源。室内污染水平通常高于室外，特别针对发挥性的有机化合物。与此同时，很多人大部分时间都在室内驻留，因此可能几乎连续地暴露在不健康水平的空气污染中。

改善室内空气清洁度的一种方法是通过在室内安装空气净化器，空气净化器能够使室内空气连续地再循环通过包括一个或多个空气过滤器的清洁单元。另一种改善室内空气清洁度的方法是通过利用过滤的室外空气来施加连续通风。在后一种情况下，一个或多个空气过滤器通常被包括在加热、通风和空气调节(HVAC)系统中，该系统能够实现温度调整、通风，并且能够通过使从室外抽取的通风空气在被释放到室内之前首先经过一个或多个空气过滤器来清洁该通风空气。利用清洁的室外空气通风，置换了污染的室内空气，并且稀释其中的污染水平。

为了从空气中去除污染气体，使用通常由能够从空气中吸附/去除/分解许多挥发性有机碳氢化合物气体(VOC)和多种无机物气体(NO₂、O₃、氡)的活性炭过滤器。活性炭材料通常以颗粒存在，该颗粒包含在透气的过滤器框架结构中。

具有甲醛气体的室内空气污染是影响许多人健康的一个特别的问题。甲醛连续地从诸如建筑材料、装修材料、以及家具等室内的源排放。当房间通风不良时，它的室内浓度可以增加到远高于甲醛的清洁空气指标浓度(8小时暴露下0.05mg/m³，1小时暴露下0.10mg/m³)。归因于室外天气条件、不舒适的室外温度和/或安全考虑，通过打开门窗实现的高通风条件并不总是可行的。

为了从空气中去除甲醛和/或小酸性气体(SO₂、乙酸、甲酸、HNO_x)，活性炭本身也不是非常有效。替代地，可以使用能够从空气中化学吸收这些气体的浸渍过滤材料。吸收可以经由酸碱相互作用或化学缩合反应发生。活性炭颗粒可用作浸渍载体，但亲水性纤维质纤维素纸、玻璃纤维片材料、以及多孔陶瓷蜂窝结构也适用于此目的。

在基于吸收的空气过滤器中，结合通常基于例如使用起皱的三元基甲醛过滤器的化学吸收，或物理吸收。这种结合表示可逆反应，这意味着当吸收过滤器材料暴露于与过滤器基底亲和的气态污染物时，不仅将发生吸收，而且已经结合到基底的气体分子可以克服能量势垒并且解除吸附回到空气中(解吸)。因此，当清洁空气穿过部分地负载有诸如甲醛气体的吸收气体的吸收过滤器时，可能发生甲醛气体的解吸，这使得吸收过滤器本身成为甲醛气体的源

通常，解吸速率随着增加的负载程度(结合到过滤材料的气体分子的量)或气相的气态污染物的降低的分压而增加。

由于解吸需要能量来克服用于保持气体污染物结合到基底上的力(例如范德瓦尔斯力，化学键等)，所以将外部能量引入系统(例如以热的形式)可以增大解吸速率。