CN107670499A - 一种尾气净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尾气净化装置，包括装置主体、进气管道、出气管道和风机，所述装置主体左端固定连接有进气管道，所述进气管道另一端设有风机，所述装置主体下表面通过排灰管固定连接有集灰室，且所述排灰管位于第二过滤层和第三过滤层之间，所述净化装置内部通过输水管固定连接有水箱，所述净化装置内部输水管左右两侧固定连接有水平隔板，所述水平隔板上表面固定连接有反应台，所述反应台通过分流管与输水管固定连接；通过在进气管道内部设置滤袋，在装置主体内部依次设置过滤装置、加热层和净化装置，且过滤装置包括第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，使尾气能够得到多级净化处理，且净化纯度和效率高。

Description

一种尾气净化装置
技术领域
本发明涉及尾气净化技术领域，具体为一种尾气净化装置。
背景技术
环境问题是全世界都在关注的问题，空气质量的好坏也是直接影响到人们的健康和生活品质，PM2.5的数值不断攀升，汽车、船舶、发电厂排放的尾气中含有固体颗粒、硫氧化物、氮氧化物等污染物，他们都是影响空气质量的关键因素，能够在尾气排放到大气之前，将有害物质去除，则对空气质量的改善有很大提高。
现有的船舶柴油机、发电厂很少会有尾气处理装置，尤其是船舶柴油机，燃烧的劣质燃油，尾气直接排放到大气中，对环境危害巨大。而现有的尾气净化技术普遍存在尾气的净化纯度不高，净化过程较单一，净化质量差，不能够有效的对尾气起到很好的净化作用，净化过程中没有对净化物起到有效的利用，净化的效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尾气净化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种尾气净化装置，包括装置主体、进气管道、出气管道和风机，所述装置主体左端固定连接有进气管道，所述进气管道另一端设有风机，所述装置主体内部从左到右依次设置有过滤装置、加热层和净化装置，所述过滤装置包括第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，所述装置主体下表面通过排灰管固定连接有集灰室，且所述排灰管位于第二过滤层和第三过滤层之间，所述净化装置内部通过输水管固定连接有水箱，所述净化装置内部输水管左右两侧固定连接有水平隔板，所述水平隔板上表面固定连接有反应台，所述反应台通过分流管与输水管固定连接，所述装置主体右端通过出气管道固定连接有气体收集罐。
优选的，所述进气管道内部设置有滤袋。
优选的，所述净化装置为球形结构，且净化装置表面及内部设为蜂窝状结构。
优选的，所述水箱外表面标有深度刻度线。
优选的，所述集灰室为梯形结构。
所述反应台上具有催化介质，所述的催化介质为交联高分子Co-Fe-MOF催化介质。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在进气管道内部设置滤袋，初步对尾气净化处理，在装置主体内部依次设置过滤装置、加热层和净化装置，且过滤装置包括第一过滤层、第二过滤层和第三过滤层，第一过滤层可过滤PM2.5等较大的杂质，第二过滤层能够清除灰尘等小颗粒杂质，同时灰尘通过排灰管收集到集尘室中储存起来集中处理，第三过滤层是活性炭过滤层，可以去除尾气中的异味等有害气体，三层过滤层的设计，使尾气能够得到多级净化处理，加热层能够使有害气体加热成高温气体，净化装置内置有催化介质为交联高分子Co-Fe-MOF催化介质，能够提高氮氧化合物的转化率，对尾气具有优异的催化净化效果，整个装置的净化纯度和效率很高。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的净化装置内部剖视图的结构示意图。
图中：1-风机；2-滤袋；3-进气管道；4-装置主体；5-过滤装置；6-第一过滤层；7-第二过滤层；8-第三过滤层；9-排灰管；10-集尘室；11-加热层；12-净化装置；13-输水管；14-水箱；15-出气管道；16-气体收集罐；17-反应台；18-水平隔板；19-分流管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种尾气净化装置，包括装置主体4、进气管道3、出气管道15和风机1，所述装置主体4左端固定连接有进气管道3，所述进气管道3另一端设有风机1，所述装置主体4内部从左到右依次设置有过滤装置5、加热层11和净化装置12，所述过滤装置5包括第一过滤层6、第二过滤层7和第三过滤层8，所述装置主体4下表面通过排灰管9固定连接有集灰室10，且所述排灰管9位于第二过滤层7和第三过滤层8之间，所述净化装置12内部通过输水管13固定连接有水箱14，所述净化装置12内部输水管13左右两侧固定连接有水平隔板18，所述水平隔板18上表面固定连接有反应台17，所述反应台17通过分流管19与输水管13固定连接，所述装置主体4右端通过出气管道15固定连接有气体收集罐16。
所述进气管道3内部设置有滤袋2，初步对尾气进行过滤处理，所述净化装置12为球形结构，且净化装置12表面及内部设为蜂窝状结构，增大尾气的接触面积和加快尾气的催化反应速度，所述水箱14外表面标有深度刻度线，能够清晰的了解水箱14内部储水的深度，所述集灰室10为梯形结构，增大接地稳固性和方便储灰。
工作原理：使用时首先启动风机1，风机1加快尾气在进气管道3内向右流动，同时进气管道3内部的滤袋2对尾气进行初步的过滤，接着尾气流通到装置主体4中，并依次通过过滤装置5、加热层11和净化装置12，且过滤装置5包括第一过滤层6、第二过滤层7和第三过滤层8，第一过滤层6可过滤PM2.5等较大的杂质，第二过滤层7能够清除灰尘等小颗粒杂质，同时灰尘通过排灰管9收集到集尘室10中储存起来集中处理，第三过滤层8是活性炭过滤层，可以去除尾气中的异味等有害气体，有害气体通过加热层11加热成为高温气体后，接着经过净化装置12内部水平隔板18上表面的反应台17时，与反应台17上的催化介质发生反应生成无害气体通过出气管道15输送到气体收集罐16，生成的水通过分流管19经输水管13流到水箱14中储存起来，能够有效的加以利用。
所述的催化介质为交联高分子Co-Fe-MOF催化介质，其是通过化学浸渍和超声处理的方法将CoOX纳米颗粒沉积于结构稳定的Fe-MOF纳米材料中,载体具有极高的比表面积和孔隙率,对尾气中的氮氧化合物有很好的催化效果，可以很好地氧化、还原一氧化氮、一氧化碳、碳氢化合物、铅及硫氧化合物等，有效降低了了废物气体的排放对环境造成的污染；此外，通过优化催化材料制备工艺中原料的配比组成，严格控制合成后催化材料的比表面积、空间结构以及或活性位数目，使得CoOX均匀的负载在Fe-MOF纳米材料的的内外表面，提高氮氧化合物的转化率，对尾气具有优异的催化净化效果。、
催化介质的具体制备方法如下：
实施例1
包括以下步骤：
步骤1、将Fe-MOF纳米材料置于草酸溶液（质量分数为30%）中预处理5h,用去离子水洗净后,置于硝酸钴溶液（质量分数为30%）中浸渍0.5h,并超声处理,然后室温下晾干；
步骤2、将超声处理的Fe-MOF纳米材料置于管式炉中,在惰性气体气氛保护下焙烧至400℃，保持5h，得到多孔Fe-MOF/金属氧化物纳米复合材料,即为Co-Fe-MOF；
步骤3、将10份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入40份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
步骤4、将上述混合均匀的物料于-30℃冷冻3h,之后将冷冻的物料置于室温环境中保持5h,将所得物料再次置于高速混合机中混合3h,之后将混合料加入到双螺杆挤出机中熔融挤出造粒,即得到交联高分子Co-Fe-MOF催化剂。
所述的Fe-MOF纳米材料制备方法如下：
步骤1、将24份体积分数为66.7%的乙醇溶液、1.75份有机配体H3BTC和2份支持电解质TBAP加入到烧杯中,超声10min,超声功率为100W,使之分散溶解均匀,制成电解质溶液；
步骤2、将金属Fe棒（纯度为99.98%）作为阳极,采用铜棒作为阴极,将所述阳极、阴极和电解质溶液连接成电解反应电路,保证阳极和阴极之间的距离为5cm,在电路电压为30V的条件下反应3h，将所得的产物用乙醇和水分别洗涤3次,并将其在100℃下干燥24h，随后在120℃的静态真空条件下处理12h，得到Fe-MOF纳米晶体材料。
实施例2
步骤3、将4份高密度聚乙烯，3份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和2份氯铂酸,继续混合2h,再加入40份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例3
步骤3、将10份高密度聚乙烯，18份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和10份氯铂酸,继续混合2h,再加入20份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例4
步骤3、将10份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入10份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和1份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例5
步骤3、将10份高密度聚乙烯，14份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入15份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入30份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例6
步骤3、将10份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和1份氯铂酸,继续混合2h,再加入60份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例7
步骤3、将10份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入50份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入6份DSTP抗氧化剂和1份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例8
步骤3、将20份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入25份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入20份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例9
步骤3、将2份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入1份马来酸酐接枝聚乙烯和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入15份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例10
步骤3、将3份高密度聚乙烯，4份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入2份马来酸酐接枝聚乙烯和10份氯铂酸,继续混合2h,再加入30份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
实施例11
步骤3、将10份高密度聚乙烯，8份低密度聚乙烯加入到高速混合机中混合3h后加入5份马来酸酐接枝聚乙烯、8份有机酸化纳米硅和4份氯铂酸,继续混合2h,再加入40份Co-Fe-MOF,继续混合5小时,最后加入3份DSTP抗氧化剂和2份硬脂酸润滑剂混合均匀；
其余步骤同实施例1。
所述的有机酸化纳米硅的制备方法如下：
将200g粒径为30nm的纳米氧化硅投入到水溶液中,在20℃下以3000rpm的搅拌速度机械搅拌15min后,得到纳米氧化硅的水分散液；向得到的纳米氧化硅的水分散液中加入15g改性剂L一硫代水杨酸,在80℃温度下,3000rpm的转速下搅拌,得到改性纳米氧化硅悬浮液；将所得的悬浮液进行喷雾干燥,喷雾干燥的转速为16000rpm,喷雾干燥的温度为100℃,得到有机酸化纳米硅。
对照例1
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤1中，用去离子水洗净后,置于硝酸钴溶液（质量分数为10%）中浸渍0.5h,并超声处理，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例2
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤1中，用去离子水洗净后,置于硝酸钴溶液（质量分数为60%）中浸渍0.5h,并超声处理，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例3
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤1中，用去离子水洗净后,置于硝酸钴溶液（质量分数为5%）中浸渍3h,并超声处理，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例4
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤1中，用去离子水洗净后,置于硝酸钴溶液（质量分数为20%）中浸渍0.1h,并超声处理，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例5
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤2中，在CO2气体气氛保护下焙烧至400℃，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例6
与实施例1不同点在于：尾气净化催化剂制备的步骤2中，在在CO2和氩气混合气体（体积比2:3）保护下焙烧至400℃，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例7
与实施例1不同点在于：Fe-MOF纳米材料制备的步骤1中，将24份体积分数为66.7%的乙醇溶液、5份有机配体H3BTC和2份支持电解质TBAP加入到烧杯中，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例8
与实施例1不同点在于：Fe-MOF纳米材料制备的步骤1中，将24份体积分数为66.7%的乙醇溶液、0.5份有机配体H3BTC和2份支持电解质TBAP加入到烧杯中，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例9
与实施例1不同点在于：Fe-MOF纳米材料制备的步骤2中，阳极和阴极之间的距离为10cm,在电路电压为15V的条件下反应3h，其余步骤与实施例1完全相同。
对照例10
与实施例1不同点在于：Fe-MOF纳米材料制备的步骤2中，阳极和阴极之间的距离为3cm,在电路电压为50V的条件下反应3h，其余步骤与实施例1完全相同。
通过将催化剂装填到尾气排放装置中，检测尾气中氮氧化合物浓度（一氧化氮和二氧化氮之和），装填量500g，反应温度500℃，空速GHSV为50000/h，利用化学发光式氮氧化物分析仪测定催化反应气，结果如表所示。
催化剂的反应结果
实验结果表明本发明内置的高分子型尾气净化催化剂采用电解工艺制备有机多孔Fe-MOF纳米材料载体,通过化学浸渍和超声处理的方法将CoOX纳米颗粒沉积于结构稳定的Fe-MOF纳米材料中,载体具有极高的比表面积和孔隙率,对尾气中的氮氧化合物有很好的催化效果，在反应条件一定时，氮氧化物净化率越高，催化性能越好，反之越差；Co-Fe-MOF、DSTP和硬脂酸质量比为40:3:2，其他配料固定，氮氧化物转化效果最好，实施例1至实施例10分别改变催化剂主要原料的组成和配比，对催化剂的催化性能有不同的影响，值得注意的是实施例11加入了有机酸化纳米硅，氮氧化物净化率明显提高，说明有机酸化纳米硅对催化材料的结构活性有更好的优化作用；对照例1至对照例 4改变了浸渍液硝酸钴的质量浓度以及浸渍时间，其他步骤完全相同，导致催化剂的活性发生变化，氮氧化物净化率明显降低；对照例5和对照例6使用二氧化碳气体焙烧，净化率也不高，说明焙烧后催化材料的酸性发生变化；对照例7和对照例8调节Fe-MOF纳米材料有机配体的用量，有机配体越多，氮氧化物净化率越低；对照例9至对照例10，改变电解工艺两极间距离和电压，效果依然不好，说明电解工艺参数的控制很重要；因此使用其催化剂对尾气具有优异的净化效果。

Claims (6)

1.一种尾气净化装置，包括装置主体（4）、进气管道（3）、出气管道（15）和风机（1），其特征在于：所述装置主体（4）左端固定连接有进气管道（3），所述进气管道（3）另一端设有风机（1），所述装置主体（4）内部从左到右依次设置有过滤装置（5）、加热层（11）和净化装置（12），所述过滤装置（5）包括第一过滤层（6）、第二过滤层（7）和第三过滤层（8），所述装置主体（4）下表面通过排灰管（9）固定连接有集灰室（10），且所述排灰管（9）位于第二过滤层（7）和第三过滤层（8）之间，所述净化装置（12）内部通过输水管（13）固定连接有水箱（14），所述净化装置（12）内部输水管（13）左右两侧固定连接有水平隔板（18），所述水平隔板（18）上表面固定连接有反应台（17），所述反应台（17）通过分流管（19）与输水管（13）固定连接，所述装置主体（4）右端通过出气管道（15）固定连接有气体收集罐（16）。
2.根据权利要求1所述的一种尾气净化装置，其特征在于：所述进气管道（3）内部设置有滤袋（2）。
3.根据权利要求1所述的一种尾气净化装置，其特征在于：所述净化装置（12）为球形结构，且净化装置（12）表面及内部设为蜂窝状结构。
4.根据权利要求1所述的一种尾气净化装置，其特征在于：所述水箱（14）外表面标有深度刻度线。
5.根据权利要求1所述的一种尾气净化装置，其特征在于：所述集灰室（10）为梯形结构。
6.根据权利要求1所述的一种尾气净化装置，其特征在于：所述反应台（17）具有催化介质，所述的催化介质为交联高分子Co-Fe-MOF催化介质。
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