CN103691251A - 一种石墨烯吸附分解有机废气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明所述一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其工艺方法包括有：（1）废气预处理，使废气经过紫外光区、等离子发生区或电晕区，对有机废气进行预处理；（2）有机物的吸附：采用多层石墨烯或改性石墨烯作为吸附材料对有机废气进行吸附；（3）有机物催化燃烧：对吸附材料和其上吸附的有机物进行加热，使有机物在吸附材料上催化燃烧；（4）吸附材料的再生：通过第（3）步的催化燃烧，使吸附材料再生。实现快速吸附净化有机废气，将有毒有害有机物破坏、分解成小分子低毒甚至无毒无害物质，适应更严格排放标准的现有废气处理系统提标改造，具有占地少、投资省、运行费用低、自动化程度高、简单实用等优点。

Description

一种石墨烯吸附分解有机废气的方法
技术领域
本发明属于有机废气处理技术领域，具体的说，涉及一种石墨烯吸附分解有机废气的方法。
背景技术
目前随着工业的发展，特别是在大量使用易挥发有机物作为原材料的制造业中，有机废气污染较为严重，须通过各种技术手段进行治理。
现有技术处理有机废气的方法一般包括吸附法、催化燃烧法、吸收法、紫外光解等方法，其中活性炭吸附法大量应用，活性炭处理有机废气的具体工艺流程为：（1）吸附过程：由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，此现象称为吸附，利用固体表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的，其实质是一个吸附浓缩的过程，并没有把有机溶剂处理掉，是一个物理过程；（2）脱附过程：利用热源加热活性炭中被吸附的有机溶剂，使之达到溶剂的沸点，使有机溶剂从活性炭中脱附出来；（3）催化燃烧过程：把从活性炭中脱出的高浓度的废气引入到催化燃烧反应器中，在催化起燃温度下，通过催化剂的作用进行氧化反应转化为无害的水和二气化碳排入大气，这是一个化学反应过程，并非明火的燃烧，且能彻底解决脱附时的二次污染；上述步骤（3）还可以采用脱附再生过程：用蒸汽自塔底喷入，把活性碳中吸附的溶剂蒸出，再经过冷凝器冷凝成液体，进入分离筒，分离回收有机溶剂，残液进曝气筒，经曝气后排出，是一个物理过程，可以回收溶剂。
但活性炭的吸附能力一般，且再生困难，在催化燃烧有机物之前还必须经过脱附的步骤，过程复杂，设备占地面积大，反复脱附活性炭性能下降很快，如频繁更换活性炭则运行费用非常高，且浪费资源，带来二次污染。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其具有，对有机废气净化效率高，吸附材料容易再生，运行费用较低、操作简便的特点。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于，其工艺方法包括有：
（1）废气预处理，使废气经过紫外光区、等离子发生区或电晕区，对有机废气进行预处理；
（2）有机物的吸附：采用多层石墨烯或改性石墨烯作为吸附材料对有机废气进行吸附；
（3）有机物催化燃烧：对吸附材料和其上吸附的有机物进行加热，使有机物在吸附材料上催化燃烧；
（4）吸附材料的再生：通过第（3）步的催化燃烧，使吸附材料再生；
上述第（2）至（4）步同时在吸附材料上进行。
进一步，步骤（3）中，采用远红外线加热器、红外线加热器或微波加热器中的任意一种进行加热。
进一步，对石墨烯层间的温度实现在线监测，通过该温度的在线监测实现对远红外线加热、紫外光区、等离子发生区或电晕区的自动控制。
进一步，在步骤（4）后，对高温气流的余热进行回收。
进一步，所述多层石墨烯负载至少一种催化剂。
进一步，所述催化剂为Fe、Co、Mn、Ti、Cu、Zn中一种或多种的金属盐催化剂。
进一步，多层石墨烯对有机废气的吸附时间为1-20秒。
进一步，步骤（3）中，加热温度为150—600℃ 
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其工艺方法包括有：（1）废气预处理，使废气经过紫外光区、等离子发生区或电晕区，对有机废气进行预处理；（2）有机物的吸附：采用多层石墨烯或改性石墨烯作为吸附材料对有机废气进行吸附；（3）有机物催化燃烧：对吸附材料和其上吸附的有机物进行加热，使有机物在吸附材料上催化燃烧；（4）吸附材料的再生：通过第（3）步的催化燃烧，使吸附材料再生；上述第（2）至（4）步同时在吸附材料上进行。实现快速吸附净化有机废气，将有毒有害有机物破坏、分解成小分子低毒甚至无毒无害物质，并通过远红外线等加热设施，实现对有机物的催化燃烧并快速再生石墨烯。因此特别适用各种有组织或无组织排放的有机废气处理和应急处理场合的快速处理，以及适应更严格排放标准的现有废气处理系统提标改造，具有占地少、投资省、运行费用低、自动化程度高、简单实用等优点。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1是本发明所述一种石墨烯吸附分解有机废气的方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其工艺步骤包括有：
（1）废气预处理，使废气经过紫外光区、等离子发生区或电晕区，对有机废气进行预处理，以强化吸附分解有机废气的效果；（2）有机物的吸附：采用多层石墨烯或改性石墨烯作为吸附材料对有机废气进行吸附，多层石墨烯对有机废气的吸附时间为1-20秒，；（3）有机物催化燃烧：对吸附材料和其上吸附的有机物进行加热，使有机物在吸附材料上催化燃烧；（4）吸附材料的再生：通过第（3）步的催化燃烧，使吸附材料再生；上述第（2）至（4）步同时在吸附材料上进行。在本实施例中，采用远红外线加热，加热温度为150—600℃。采用其他加热器，只要效果等同，都在本申请保护范围内。
在步骤（4）后，采用热交换设备对高温气流的余热进行回收。
对石墨烯层间的温度实现在线温度监测，通过温度在线监测实现对远红外线加热、紫外光区、等离子发生区或电晕区的自动控制，达到节能的目的。
视处理对象多层石墨烯采用负载一到3种催化剂，催化剂为Fe、Co、Mn、Ti、Cu、Zn中一种或多种的金属盐催化剂，来提高吸附分解污染物的效果，实现超高净化效率。
吸附的各种设备设置于吸附罐内，可做成固定式或移动式。
罐体靠近进气口的位置还设有补充风机和管道阀门等装置，可以在石墨烯吸附饱和时，在污染气体停止进入的情况下鼓入新鲜空气对石墨烯进行催化燃烧再生。
罐体可加工成移动式设备，用于有组织排放、无组织排放和应急处理等场合。
对某家具企业喷漆废气进行处理，净化装置内前段布置若干组微波激发的紫外灯，后面装填有负载Fe、Co、Mn、Ti、Cu、Zn等一种或多种金属盐催化剂的石墨烯材料，废气停留时间2秒内令TVOC下降60 %。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于，其工艺方法包括有：
废气预处理，使废气经过紫外光区、等离子发生区或电晕区，对有机废气进行预处理；
有机物的吸附：采用多层石墨烯或改性石墨烯作为吸附材料对有机废气进行吸附；
有机物催化燃烧：对吸附材料和其上吸附的有机物进行加热，使有机物在吸附材料上催化燃烧；
吸附材料的再生：通过第（3）步的催化燃烧，使吸附材料再生；
上述第（2）至（4）步同时在吸附材料上进行。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：步骤（3）中，采用远红外线加热器、红外线加热器或微波加热器中的任意一种进行加热。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：对石墨烯层间的温度实现在线监测，通过该温度的在线监测实现对远红外线加热、紫外光区、等离子发生区或电晕区的自动控制。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：在步骤（4）后，对高温气流的余热进行回收。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：所述多层石墨烯负载至少一种催化剂。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：所述催化剂为Fe、Co、Mn、Ti、Cu、Zn中一种或多种的金属盐催化剂。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：多层石墨烯对有机废气的吸附时间为1-20秒。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：步骤（3）中，加热温度为150—600℃。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：多层石墨烯对有机废气的吸附在罐体内进行，废气通过进气口进入，罐体靠近进气口的位置设有空气补充风机。
10.根据权利要求9所述的一种石墨烯吸附分解有机废气的方法，其特征在于：罐体可加工成移动式设备。
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