[發明專利]制膜與氣體凈化一體化裝置、制膜與氣體凈化方法

有效

• 申請號: 201810091375.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108310966B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 劉貢鋼;胡進波;劉元;張翔;李賢軍
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/72;B01D53/74;B01D53/00;B01J21/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 黃麗

1.一種制膜與氣體凈化一體化裝置，其特征在于，包括依次連通的空氣壓縮機（1）、混合緩沖瓶（3）和制膜容器（9），所述制膜容器（9）上設有透光頂板（10），所述制膜容器（9）內設有用于支撐膜的支撐層（5）；

所述混合緩沖瓶（3）設有第一進口和第一出口，所述制膜容器（9）設有進氣口、進料回氣口和出氣口，所述混合緩沖瓶（3）的第一進口與空氣壓縮機（1）通過第一管道（2）連通，所述混合緩沖瓶（3）的第一出口與制膜容器（9）的進氣口通過第二管道（6）連通，所述制膜容器（9）的進料回氣口與進料管（7）連通，所述制膜容器（9）的出氣口與出氣管（12）連通，所述第一管道（2）、第二管道（6）、進料管（7）和出氣管（12）上均設置有控制閥。

2.根據權利要求1所述的制膜與氣體凈化一體化裝置，其特征在于，所述混合緩沖瓶（3）還設有第二進口和第三進口，所述混合緩沖瓶（3）的第二進口與制膜容器（9）的進料回氣口通過第三管道（8）連通，用于在氣體凈化過程中吹掃薄膜表面截留的顆粒物，所述混合緩沖瓶（3）的第三進口與制膜容器（9）的出氣口通過第四管道（11）連通，用于將排放濃度不達標的氣體回送至氣體凈化流程中繼續凈化，所述第三管道（8）和第四管道（11）上均設置有控制閥。

3.根據權利要求1或2所述的制膜與氣體凈化一體化裝置，其特征在于，所述混合緩沖瓶（3）為帶塞玻璃廣口瓶或鋼瓶，所述制膜容器（9）為圓柱狀的不透鋼容器，所述透光頂板（10）為石英玻璃頂板，所述支撐層（5）包括第一支撐層（13）和設于第一支撐層（13）下的第二支撐層（14），所述第一支撐層（13）為醋酸纖維素濾膜層，所述第二支撐層（14）為不銹鋼絲支撐膜層。

4.根據權利要求1或2所述的制膜與氣體凈化一體化裝置，其特征在于，所述第二管道（6）上設有空氣流量計（4）。

5.一種制膜與氣體凈化方法，其特征在于，包括以下步驟：

（S1）制膜：采用如權利要求1～4中任一項所述的制膜與氣體凈化一體化裝置，先關閉空氣壓縮機（1）至混合緩沖瓶（3）的氣路，將含有氧化石墨烯和納米光催化劑的懸浮液加入制膜容器（9）中，通過真空抽濾制得氧化石墨烯基薄膜，對氧化石墨烯基薄膜進行紫外光照射，使氧化石墨烯還原為石墨烯，得到石墨烯基光催化薄膜（15）；

（S2）氣體凈化：開啟空氣壓縮機（1）至混合緩沖瓶（3）的氣路，將含VOCs的空氣通過混合緩沖瓶（3）送至制膜容器（9）中，在光照作用下發生光催化反應使氣體凈化，完成制膜與氣體凈化一體化處理。

6.根據權利要求5所述的制膜與氣體凈化方法，其特征在于，所述步驟（S1）中，所述含有氧化石墨烯和納米光催化劑的懸浮液中，氧化石墨烯與納米光催化劑的質量比為1∶0.25～5；所述紫外光照射的時間為2小時～5小時。

7.根據權利要求6所述的制膜與氣體凈化方法，其特征在于，所述納米光催化劑為二氧化鈦納米粒子、二氧化鈦納米管、二氧化鈦納米線、氧化鋅納米片層、氧化鋅納米顆粒和氧化鋅納米線中的一種或多種；

當所述催化劑為二氧化鈦納米粒子時，二氧化鈦納米粒子的粒徑控制在20nm～100nm之間，制備得到的石墨烯基光催化薄膜的層間距為0.913nm～1.532nm，石墨烯基光催化薄膜的氣體膜透過通量為35 mL/min～580mL/min；

當所述催化劑為二氧化鈦納米管時，二氧化鈦納米管的外徑控制在5nm～30nm之間，制備得到的石墨烯基光催化薄膜的層間距為0.904nm～1.103nm，石墨烯基光催化薄膜的氣體膜透過通量為21mL/min～530mL/min。

8.根據權利要求5～7中任一項所述的制膜與氣體凈化方法，其特征在于，所述步驟（S2）中，0＜含VOCs的空氣中VOCs的濃度≤1000mg/m³，0＜含VOCs的空氣的流量≤600mL/min；所述光照采用的光源為紫外光、可見光或自然光。

9.根據權利要求5～7中任一項所述的制膜與氣體凈化方法，其特征在于，所述步驟（S2）中，所述含VOCs的空氣中的VOCs包括苯系VOCs、烷烴類VOCs和脂類VOCs。