[發明專利]石墨烯吸附-蓄熱式催化燃燒凈化VOCs裝置及工藝

有效

• 申請號: 202010033751.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111151126B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 程金生;吳培源;萬維宏;鐘聲;柯錦瀅;程穎;曾雪琪;鄭紅霞
• 申請（專利權）人: 吳培源
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;F23G7/06;F23G7/07;B01D53/44
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 劉洋

本發明提供了石墨烯吸附?蓄熱式催化燃燒凈化VOCs裝置，包括廢氣預處理單元及廢氣凈化單元，廢氣凈化單元內從下至上依次設有連通的燃燒室、石墨烯多孔陶瓷蓄熱體及三維介孔石墨烯骨架，燃燒室內設有燃氣噴嘴和用于催化VOCs燃燒的第一級石墨烯催化劑，石墨烯多孔陶瓷蓄熱體內設有第二級石墨烯催化劑，三維介孔石墨烯骨架內設有VOCs降解催化劑；廢氣預處理單元經換熱管與燃燒室連通，廢氣預處理單元包括堿性石墨烯凈化柱和酸性石墨烯凈化柱。本發明還提供了應用上述石墨烯吸附?蓄熱式催化燃燒凈化VOCs裝置的工藝。本發明的石墨烯吸附?蓄熱式催化燃燒凈化VOCs裝置及工藝具有凈化VOCs效率高，凈化VOCs及其中間產物徹底、催化劑不易中毒等優點。

技術領域

本發明涉及揮發性有機物凈化領域，具體涉及一種石墨烯吸附-蓄熱式催化燃燒凈化VOCs裝置及工藝。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，其在常壓下的沸點一般為50℃～250℃，在常溫下以氣體形式存在。按其化學結構的不同，可以進一步分為八類：烷類、芳烴類、烯類、鹵代烴類、酯類、醛類、酮類和其他類，例如：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，它包括苯系物、有機氯化物、氟里昂系列、有機酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。

在室外，VOCs主要來自燃料燃燒和交通運輸產生的化工、印染、制藥、電子等工業廢氣、汽車尾氣、光化學污染等；而在室內則主要來自燃煤和天然氣等燃燒產物、吸煙、采暖和烹調等的煙霧，建筑和裝飾材料、家具油漆、家用電器、清潔劑的排放等。

揮發性有機物的危害很明顯，當居室中揮發性有機物濃度超過一定濃度時，在短時間內人們感到頭痛、惡心、嘔吐、四肢乏力；嚴重時會導致抽搐、昏迷、記憶力減退。揮發性有機物傷害人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，其中還包含了很多致癌物質。室內空氣被揮發性有機物污染已引起各國重視。中華人民共和國頒布的《民用建筑室內環境污染控制規范》中，室內空氣中TVOC的含量，已經成為評價居室室內空氣質量是否合格的一項重要項目。在此標準中規定的TVOC含量為Ⅰ類民用建筑工程：0.5mg/立方米、Ⅱ類民用建筑工程：0.6mg/立方米(等同600微克/立方米,600μg/m³,261ppbv或0.261ppm)。

市面上用于控制室內揮發性有機物的方法很多，如活性碳吸附、臭氧法等(宗曉東.VOCs治理技術綜述[J].內蒙古石油化工,2018，5：94-96)。有報導稱“低溫等離子”亦成為解決揮發性有機物的方法之一(趙忠林,鄭光,吳江等.低溫等離子體對幾種常見揮發性有機物的凈化性能研究[J].職業衛生與應急救援,2019(2):188-191)。帶有大量電子鍵的光等離子等離子氣流具有破壞有機分子的能力，能夠迅速中和空氣中的揮發性甲醛、甲苯、VOC等氣體分子，使之分解成為水和二氧化碳，通過鏈式反應將污染物徹底分解。此外，光觸媒(Photocatalytic oxidation,PCO)對于大部分之室內揮發性有機物有效，且能在室溫下將揮發性有機物完全分解成水及二氧化碳，因此成為近年來發展最快且應用最廣之室內空氣清凈技術(趙蘭.光觸媒對紫外微生物降解VOCs的影響[J].廣東化工,2013(1):81-83)。

但上述傳統方法在凈化效率仍不穩定，一些殘留難降解VOCs成分(如苯，二甲苯，甲醛，二氯甲烷、氯苯等含氯有機污染物，苯胺、硝基苯含氮有機污染物等)或中間產物(如NO_x、SO₂、硝胺、亞硝胺等有機污染物降解產物等)較難得到徹底凈化；一些凈化方法，如低溫等離子法成本較高，限制了技術的推廣應用。尤其對含大量有機溶劑的VOCs廢氣時，上述方法在凈化效率及安全性上存在瓶頸。