石墨烯材料生产废气处理工艺

摘要

石墨烯材料生产废气处理工艺，废气依次通入三级喷淋模块、静电捕集模块、光触媒过滤模块和吸附模块，每个设备入口处均设置引风机。本发明专用于将酚醛树脂热裂解生产石墨烯废气过程中产生的诸如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、CnHm烷烯烃类、二甲胺、甲醛和甲酸等有机挥发性气体，以及跟随气相溢出的大量碳质微粒和少量二恶英等有机污染物的净化处置，通过本工艺的吸附富集、反应降解、过滤净化等多级联合协同处理工艺，使最终排出石墨烯生产的废气达到排放标准。

权利要求

1.石墨烯材料生产废气处理工艺，其特征在于，其步骤包括：

A、将废气依次通入三级喷淋模块（1）处理；

B、将步骤A处理后气体通入静电捕集模块（2）；

C、将步骤B处理后气体通入光触媒过滤模块（3）；

D、将步骤C处理后气体通入吸附模块（4）吸附，然后从排气口排出；

所述静电捕集模块（2）为多级捕集器，分为若干个捕集区，每区之间的入风口和出风口首尾相连；

所述静电捕集模块（2）的每个捕集区设置跑道式导流风道（22），捕集区入风口和出风口均设置在中心线上，中心线两侧为左右对称的跑道式导流回廊，导流回廊为倾斜角度设计，倾斜的方向朝向出风口方向，风道下方为集合器；

所述光触媒过滤模块（3）入风口在顶部，并设置发散扇叶（31），下方为发散形布置的导风板（32），下方的壳体内侧壁上安装若干紫外线灯（33），以及若干层光触媒过滤板（34）；

所述光触媒过滤板（34）截面为折板形或波浪形。

2.根据权利要求1所述石墨烯材料生产废气处理工艺，其特征在于：所述三级喷淋模块（1）包括喷淋塔和回收池，喷淋塔内设置三级喷淋管道，喷淋塔底部连接回收池，回收池的出液管连接喷淋塔的喷淋管道，出液管处设置吸收剂补充罐（11）连接喷淋液管道。

3.根据权利要求2所述石墨烯材料生产废气处理工艺，其特征在于：所述吸收剂补充罐（11）内的吸收剂为以下重量份数原料制得：25%wt的甲基二乙醇胺溶液20‑30份；40%wt的氢氧化钙溶液20‑30份；20%wt碳酸钠溶液10‑15份；30%wt十二烷基硫酸钠5‑10份；与纯水150份混合制得。

4.根据权利要求1所述石墨烯材料生产废气处理工艺，其特征在于：所述吸附模块（4）为活性炭吸附模块，入风口位于底部，出风口位于塔顶部。

说明书

石墨烯材料生产废气处理工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及废气处理环保设备技术领域，特别涉及一种石墨烯材料生产废气处理工艺。

背景技术

[0002] 石墨烯是一种单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。其工业化制备生产技术是当下的热点。制备石墨烯的原料可以是碳基材料，例如酚醛树脂等，此类碳基材料在封闭环境下加热至1000℃以上，碳键断裂热解为有机气体，有机气体在催化剂的作用下碳键重新组合沉积形成层状石墨烯。

[0003] 检索到关于酚醛树脂制备石墨烯的相关现有文献：

[0004] 1、镍改性酚醛树脂热解形成石墨烯机理研究，《化工新型材料》2016年8月，武汉科技大学应用化学研究所。

[0005] 2、铁改性酚醛树脂热解制备石墨烯的方法；申请号：CN201911312908.5；申请人：武汉科技大学；摘要：一种铁改性酚醛树脂热解制备石墨烯的方法，属于石墨烯技术领域。
它包括取铁改性酚醛树脂在惰性气体保护下，控制升温速率为15～30℃将温度升至800～
1500℃，热解2.5～10h得到石墨烯，其中，铁改性酚醛树脂为取酚类化合物、醛类化合物及碱性催化剂在螯合剂及二茂铁的催化作用下得到；得到铁改性酚醛树脂的产率在83％以上，同时，由铁改性酚醛树脂催化热解制备石墨烯的效率也比较高。

[0006] 虽然此种制备石墨烯方式效率高，产量大，但是在制备石墨烯的过程中，酚醛树脂热裂解会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、CnHm烷烯烃类、二甲胺、甲醛和甲酸等有机挥发性气体，以及跟随气相溢出的大量碳质微粒和少量二恶英等有机污染物，这些有机污染物会严重污染环境对人体健康危害极大。

发明内容

[0007] 本发明提供一种石墨烯材料生产废气处理工艺，具有处理效率高、快速的优点，所处理的废气符合排放标准，对环境无严重不良影响。

[0008] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0009] 石墨烯材料生产废气处理工艺，废气依次通入三级喷淋模块、静电捕集模块、光触媒过滤模块和吸附模块，每个设备入口处均设置引风机。

[0010] 所述三级喷淋模块包括喷淋塔和回收池，喷淋塔内设置三级喷淋管道，喷淋塔底部连接回收池，回收池的出液管连接喷淋塔的喷淋管道，出液管处设置吸收剂补充罐连接喷淋液管道。

[0011] 废气进入喷淋塔内部，诸如盐酸、硫酸、甲醛和甲酸等酸性挥发气体被喷头喷出的雾化吸收液接触并吸附，落入到喷淋塔底部的回收池中；三级喷淋可以保证酸性挥发气体被吸收完全。回收池内的的出口管道将回收的吸收液循环泵送到喷淋管道使用，当吸收液浓度不足时，开启吸收液补充罐的阀门，将吸收液注入到循环管道中提高吸收液的浓度，继续与废气反应，当吸收液的反应物成分过浓时，则将反应液全部排出更换。

[0012] 所述吸收剂补充罐内的吸收剂为以下重量份数原料制得：所述吸收液罐内的吸收剂为以下重量份数原料制得：25%wt的甲基二乙醇胺溶液20‑30份；40%wt的氢氧化钙溶液20‑30份；20%wt碳酸钠溶液10‑15份；30%wt十二烷基硫酸钠5‑10份；与纯水150份混合制得。
其中的甲基二乙醇胺溶、液氢氧化钙溶液和碳酸钠溶液均可与废气中的有毒有害有机废气进行反应，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠，可以增大吸附率，对于苯类有机物的吸附率提升有益。

[0013] 所述静电捕集模块分为若干个捕集区，每区之间的入风口和出风口首尾相连。静电捕集模块，利用利用高压电场使废气中的二噁英微粒发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离，当废气粒子通过捕集区的电离电场，带电荷的二噁英微粒沉积在捕集电极上，进而达到净化废气中二噁英微粒的作用。

[0014] 所述静电捕集模块的每个捕集区设置跑道式导流风道，捕集区入风口和出风口均设置在中心线上，中心线两侧为左右对称的跑道式导流回廊，导流回廊为倾斜角度设计，倾斜的方向朝向出风口方向，风道下方为集合器；带污染物微颗粒的废气进入中间的通道后，与中间内腔的电极柱接触后带负电荷，内回廊板带正电荷，外回廊板与外壳接地，带负电荷的颗粒经过多级跑道时，被带正电荷的内跑道板吸附，然后通过安装在捕集器内部的振动器，将粉尘振落至下方的集合器内；多级跑道延长了废气流动的距离，因此可以大大提高污染颗粒的吸附效果。

[0015] 所述光触媒过滤模块入风口在顶部，并设置发散扇叶，下方为发散形布置的导风板，下方的壳体内侧壁上安装若干紫外线灯，以及若干层光触媒过滤板。光触媒过滤模块中设置紫外线光管作为光源，以及二氧化钛光触媒滤板，光触媒滤板生成极强氧化作用的活性氧和氢氧自由基，将废气中的残余甲苯、苯酚、甲酚等有害气体分子氧化分解成无害的CO2和H2O，达到净化空气、分解有害有机物的目的。发散扇叶上设置若干斜向外侧的导风肋，具有将进风废气进行发散的效果；发散形布置的导风板能将风向进一步导向，进入光触媒反应区。

[0016] 所述光触媒过滤板截面为折板形或波浪形。光触媒过滤板为铝合金蜂窝板层+无纺布层的复合材料，表面涂覆纳米二氧化钛颗粒制作而成，铝合金蜂窝板层主要提供过滤板弯曲成型的刚度，无纺布层则具有较小的网格结构，对滤过的废气进行充分反应。折板形或者波浪形的过滤板可以大幅增加光触媒的表面反应区面积，可以提高光触媒的反应速率。

[0017] 所述吸附模块为活性炭吸附模块，入风口位于底部，出风口位于塔顶部。吸附模块内的活性炭吸附层可以把残余的酸雾、有机挥发气体、二恶英等吸附处理。

[0018] 本发明的优势：

[0019] （1）本发明专用于酚醛树脂制备石墨烯产生的废气，专用于将酚醛树脂热裂解生产石墨烯废气中诸如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲苯、CnHm烷烯烃类、二甲胺、甲醛和甲酸等有机挥发性气体，以及跟随气相溢出的大量碳质微粒和少量二恶英等有机污染物，通过本工艺的吸附富集、反应降解、过滤净化等多级联合协同处理工艺，使最终排出石墨烯生产的废气达到排放标准。

[0020] （2）本发明处理设备结构紧凑，处理效率高，占地面积小。

[0021] （3）本发明中的多级跑道式捕集板的静电捕集模块，具有在有限空间内极大增强吸附的效果。

[0022] （4）本发明中的光触媒过滤模块具有光触媒反应表面积大，气体单位面积通过流量均匀的效果。

附图说明

[0023] 图1为本发明的整体结构示意图；

[0024] 图2为三级喷淋模块结构示意图；

[0025] 图3为静电捕集模块结构示意图；

[0026] 图4为静电捕集模块吸附区俯视结构示意图；

[0027] 图5为光触媒过滤模块结构示意图；

[0028] 图6为吸附模块结构示意图；

[0029] 图中标号说明：1‑三级喷淋模块；11‑吸收剂补充罐；2‑静电捕集模块；21‑电极柱；22‑导流风道；3‑光触媒过滤模块；31‑发散扇叶；32‑导风板；33‑紫外灯；34‑光触媒过滤板；
4‑吸附模块。

具体实施方式

[0030] 实施例1

[0031] 石墨烯材料生产废气处理工艺，废气依次通入三级喷淋模块1、静电捕集模块2、光触媒过滤模块3和吸附模块4，每个设备入口处均设置引风机；

[0032] 所述三级喷淋模块1包括喷淋塔和回收池，喷淋塔内设置三级喷淋管道，喷淋塔底部连接回收池，回收池的出液管连接喷淋塔的喷淋管道，出液管处设置吸收剂补充罐11连接喷淋液管道；

[0033] 所述吸收液罐11内的吸收剂为以下重量份数原料制得：25%wt的甲基二乙醇胺溶液25份；40%wt的氢氧化钙溶液25份；20%wt碳酸钠溶液12份；30%wt十二烷基硫酸钠7份；与纯水150份混合制得；

[0034] 所述静电捕集模块2为分为若干个捕集区，每区之间的入风口和出风口首尾相连；

[0035] 所述静电捕集模块2的每个捕集区设置跑道式导流风道22，捕集区入风口和出风口均设置在中心线上，中心线两侧为左右对称的跑道式导流回廊，导流回廊为倾斜角度设计，倾斜的方向朝向出风口方向，风道下方为集合器；

[0036] 所述光触媒过滤模块3入风口在顶部，并设置发散扇叶31，下方为发散形布置的导风板32下方的壳体内侧壁上安装若干紫外线灯33，以及若干层光触媒过滤板34；

[0037] 所述光触媒过滤板34截面为折板形或波浪形；

[0038] 所述吸附模块4为活性炭吸附模块，入风口位于底部，出风口位于塔顶部。

[0039] 实施例2

[0040] 石墨烯材料生产废气处理工艺，废气依次通入三级喷淋模块1、静电捕集模块2、光触媒过滤模块3和吸附模块4，每个设备入口处均设置引风机；

[0041] 所述三级喷淋模块1包括喷淋塔和回收池，喷淋塔内设置三级喷淋管道，喷淋塔底部连接回收池，回收池的出液管连接喷淋塔的喷淋管道，出液管处设置吸收剂补充罐11连接喷淋液管道；

[0042] 所述吸收液罐11内的吸收剂为以下重量份数原料制得：25%wt的甲基二乙醇胺溶液20份；40%wt的氢氧化钙溶液20份；20%wt碳酸钠溶液10份；30%wt十二烷基硫酸钠5份；与纯水150份混合制得；

[0043] 所述静电捕集模块2为分为若干个捕集区，每区之间的入风口和出风口首尾相连；

[0044] 所述静电捕集模块2的每个捕集区设置跑道式导流风道22，捕集区入风口和出风口均设置在中心线上，中心线两侧为左右对称的跑道式导流回廊，导流回廊为倾斜角度设计，倾斜的方向朝向出风口方向，风道下方为集合器；

[0045] 所述光触媒过滤模块3入风口在顶部，并设置发散扇叶31，下方为发散形布置的导风板32）下方的壳体内侧壁上安装若干紫外线灯33，以及若干层光触媒过滤板34；

[0046] 所述光触媒过滤板34截面为折板形或波浪形；

[0047] 所述吸附模块4为活性炭吸附模块，入风口位于底部，出风口位于塔顶部。

[0048] 实施例3

[0049] 石墨烯材料生产废气处理工艺，废气依次通入三级喷淋模块1、静电捕集模块2、光触媒过滤模块3和吸附模块4，每个设备入口处均设置引风机；

[0050] 所述三级喷淋模块1包括喷淋塔和回收池，喷淋塔内设置三级喷淋管道，喷淋塔底部连接回收池，回收池的出液管连接喷淋塔的喷淋管道，出液管处设置吸收剂补充罐11连接喷淋液管道；

[0051] 所述吸收液罐11内的吸收剂为以下重量份数原料制得：25%wt的甲基二乙醇胺溶液30份；40%wt的氢氧化钙溶液30份；20%wt碳酸钠溶液15份；30%wt十二烷基硫酸钠10份；与纯水150份混合制得；

[0052] 所述静电捕集模块2分为若干个捕集区，每区之间的入风口和出风口首尾相连；

[0053] 所述静电捕集模块2的每个捕集区设置跑道式导流风道22，捕集区入风口和出风口均设置在中心线上，中心线两侧为左右对称的跑道式导流回廊，导流回廊为倾斜角度设计，倾斜的方向朝向出风口方向，风道下方为集合器；

[0054] 所述光触媒过滤模块3入风口在顶部，并设置发散扇叶31，下方为发散形布置的导风板32）下方的壳体内侧壁上安装若干紫外线灯33，以及若干层光触媒过滤板34；

[0055] 所述光触媒过滤板34截面为折板形或波浪形；

[0056] 所述吸附模块4为活性炭吸附模块，入风口位于底部，出风口位于塔顶部。

[0057] 按照实施例3中的方法进行废气净化，通过废气排放口的检测，得到以下检测结果：

[0058]