CN203916677U - 一种水气两用石墨烯吸附及再生设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废水、废气处理装置技术领域，特别涉及一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，包括吸附塔，所述吸附塔从上到下依次设置有进水口、投料部、卸料部和真空入口，进水口和投料部之间设置有第一筛网，卸料部和真空入口之间设置有第二筛网，所述第一筛网和第二筛网之间填充有石墨烯材料层，所述吸附塔的塔底设置有排水管，所述吸附塔开设有进气口，进气口位于第二筛网的下方，所述吸附塔的顶部设置有排气管，所述真空入口连接有真空泵。本实用新型的吸附再生性能高效、稳定，石墨烯材料层再生后吸附效率高，结构简单，操作简便。

Description

一种水气两用石墨烯吸附及再生设备

技术领域

本实用新型涉及废水、废气处理装置技术领域，特别涉及一种水气两用石墨烯吸附及再生设备。

背景技术

目前，人们常用吸附技术来净化水质、空气，吸附技术是指用活性炭等吸附材料对水、气中各种污染物进行吸附，以降低水、气中污染物浓度，但其吸附能力一般，甚至对一些物质几乎无吸附效果。此外最大的问题是活性炭等常规吸附剂再生困难，一般蒸汽再生几次后吸附效率就大幅下降，既影响吸附效果，又带来频繁更换导致运行成本高，而且管理、操作麻烦等问题。

近年来，科学家发现石墨烯是一种极好的吸附材料，它有着巨大的比表面积，而且这种功能化石墨烯对萘和萘酚等化学物质的吸附能力达到了每克2.4毫摩尔，对石油类物质的吸附能力达每克吸附800克，是目前吸附能力最强的材料。单层石墨烯的吸附容量比未剥离的多层石墨烯的吸附污染量大得多，但是因单层石墨烯制备复杂且费用高昂，没有良好的负载材料，因此单层石墨烯难以有效地应用于污水防治的领域中。因此，急需提供一种用于废气和废水的可再生的吸附装置。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足而提供一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其吸附再生性能高效、稳定，石墨烯材料层再生后吸附效率高，结构简单，操作简便。

本实用新型的目的通过以下技术措施实现。

一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，包括吸附塔，所述吸附塔从上到下依次设置有进水口、投料部、卸料部和真空入口，进水口和投料部之间设置有第一筛网，卸料部和真空入口之间设置有第二筛网，所述第一筛网和第二筛网之间填充有石墨烯材料层，所述吸附塔的塔底设置有排水管，所述吸附塔开设有进气口，进气口位于第二筛网的下方，所述吸附塔的顶部设置有排气管，所述真空入口连接有真空泵。

其中，所述石墨烯材料层为石墨烯海绵材料层或石墨烯微片材料层。

其中，所述水气两用石墨烯吸附及再生设备还包括有中空的过滤筒，过滤筒包括腔体和设置于腔体两端的过滤网，所述石墨烯材料层填充于所述过滤筒内。

其中，所述吸附塔的内壁设置有挡板，挡板的一端位于所述真空入口上方，挡板由吸附塔内壁向吸附塔中心倾斜，挡板与吸附塔的内壁的夹角为锐角。

其中，所述挡板与所述吸附塔的内壁的夹角为30-60度。

其中，所述进气口通过进气管道连接有离心风机，进气管道设置有进气阀。

其中，所述进水口连接有切线进水管道，切线进水管道设置有进水阀。

其中，所述投料部设置有密封盖，密封盖设置有透明的观测孔。

其中，所述吸附塔内壁连接有支架，支架的两端分别与所述第一筛网、所述第二筛网连接。

其中，所述第一筛网、所述第二筛网的孔径均为1-10000μm，所述第一筛网的孔径大于所述第二筛网的孔径。

本实用新型的有益效果为：

（1）采用石墨烯材料层，吸附饱和后只需通过挤压或抽真空即能把吸附的液体挤出，从而实现石墨烯材料的再生，再生后的石墨烯材料对油类等非极性物质的吸附效率几乎不变，其吸附再生性能高效、稳定，石墨烯材料层再生后吸附效率高，结构简单，操作简便。

（2）本实用新型能实现快速吸附净化水质，吸附过滤有毒有害有机物，也可用于废气净化，在污水处理中，特别适用各种污水、饮用水与突发水污染事件时作应急处理，以及适应更严格排放标准的现有污水处理系统提标改造、回收有价值物料等场合；在废气处理中，适用于各种工业废气、油烟净化等场合，吸附后洁净空气可在车间循环，改善空气环境。吸附材料达到饱和后，更能分离部分污染物，达到吸附材料再生的效果，延长使用寿命。本实用新型具有水气两用、占地少、投资省、简单实用等优点。

（3）取消复杂的反冲洗系统，使用真空泵抽吸的方式分离石墨烯材料与部分污染物，延长石墨烯材料的使用寿命，也能简便地取出物料，补充石墨烯材料，大大减低初始投资和运行费用。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型一种水气两用石墨烯吸附及再生设备的结构示意图。

在图1中包括有:

1——吸附塔 11——进水口

12——投料部 13——卸料部

14——真空入口 15——排水管

16——进气口 17——排气管

2——第一筛网 3——第二筛网

4——石墨烯材料层 5——真空泵

6——挡板 7——离心风机

71——进气阀 8——切线进水管

9——支架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，这是本实用新型的较佳实施例。

实施例1。

如图1所示，一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，包括吸附塔1，所述吸附塔1从上到下依次设置有进水口11、投料部12、卸料部13和真空入口14，进水口11和投料部12之间设置有第一筛网2，卸料部13和真空入口14之间设置有第二筛网3，所述第一筛网2和第二筛网3之间填充有石墨烯材料层4，所述吸附塔1的塔底设置有排水管15，所述吸附塔1开设有进气口16，进气口16位于第二筛网3的下方，所述吸附塔1的顶部设置有排气管17，所述真空入口14连接有真空泵5。 具体地，所述排水管15设置有排污阀，所述排气管17设置有排气阀，所述真空泵5通过管道与真空入口14连接，管道设置有真空阀。具体地，进气口16与真空入口14在塔的同一水平线上。

使用时， 将废水（或废气）通过进水口11（或进气口16）引入本装置内，为了避免第一筛网2和第二筛网3的网孔被堵塞，在进行水处理时，进水口11在上，排水管15在下；进行废气处理时，进气口16在下，排气管17在上，污水（或废气）中的胶原体、颗粒物、油类等污染物被石墨烯材料层4拦截、吸附；水质（或气体）得到净化，然后从另一端排出；在石墨烯材料基本达到饱和状态时，停止进水（或废气），关闭排水（气）阀，使用真空泵5抽吸分离污染物，达到吸附材料再生的效果；完成再生操作后，关停真空泵5，打开排污阀，把液体污染物（或有价值物料）排走后，关闭排污阀。完成一个完整的吸附、再生出来过程后，重新打开排水（气）阀，即可继续进行吸附操作。

本实用新型的优点为：（1）本装置采用石墨烯材料层4，吸附饱和后只需通过挤压或抽真空即能把吸附的废水或废气挤出，从而实现石墨烯材料的再生，再生后的石墨烯材料对油类等非极性物质的吸附效率几乎不变，其吸附再生性能高效、稳定，石墨烯材料层4再生后吸附效率高，结构简单，操作简便。（2）本实用新型能实现快速吸附净化水质，吸附过滤有毒有害有机物，也可用于废气净化，在污水处理中，特别适用各种污水、饮用水与突发水污染事件时作应急处理，以及适应更严格排放标准的现有污水处理系统提标改造、回收有价值物料等场合；在废气处理中，适用于各种工业废气、油烟净化等场合，吸附后洁净空气可在车间循环，改善空气环境。吸附材料达到饱和后，更能分离部分污染物，达到吸附材料再生的效果，延长使用寿命。本实用新型具有水气两用、占地少、投资省、简单实用等优点。（3）取消复杂的反冲洗系统，使用真空泵5抽吸的方式分离石墨烯材料与部分污染物，延长石墨烯材料的使用寿命，也能简便地采出物料，补充石墨烯材料，大大减低初始投资和运行费用。

本实施例的石墨烯材料层4为石墨烯海绵材料层或石墨烯微片材料层。

所述的石墨烯海绵用于吸收有机溶剂或者油脂，具有吸附能力强、吸附速度快的特点。优选地，该石墨烯海绵的密度为5-6mg/cm³之间，孔隙率为98-99%。石墨烯微片（Graphene Nanoplatelets)是指碳层数多于10层、厚度在5-100纳米范围内的超薄的石墨烯层状堆积体。石墨烯微片保持了石墨原有的平面型碳六元环共轭晶体结构，具有优异的机械强度、导电、导热性能，以及良好的润滑、耐高温和抗腐蚀特性。相对于普通石墨，石墨烯微片的厚度处在纳米尺度范围内，但其径向宽度可以达到数个到数十个微米，具有超大的形状比（直径/厚度比）。用石墨烯微片对某企业电镀前处理含油废水做吸油处理，水质由土黄浑浊变得清澈透明，COD去除率约30-40%，油份几乎完全吸附，污水净化后循环利用，废油可用于设备润滑用。采用石墨烯海绵或石墨烯微片吸附污水（或废气）中污染物，实现较高的净化效率。

本实施例的吸附塔1的内壁设置有挡板6，挡板6的一端位于所述真空入口14上方，挡板6由吸附塔1内壁向吸附塔1中心倾斜，挡板6与吸附塔1的内壁的夹角为锐角。具体的，挡板6与所述吸附塔1的内壁的夹角为30-60度。优选地，挡板6与所述吸附塔1的内壁的夹角为45度，挡板6的设置有效避免从石墨烯材料层4中分离出来的油脂或其余污染物通过管道进入真空泵5内，结构简单，实用性好。

本实施例的进气口16通过进气管道连接有离心风机7，进气管道设置有进气阀71。离心风机7的设置有利于将车间、厂房内的废气抽入吸附塔1内，有利于车间、厂房空气净化，结构简单，使用方便。

本实施例的进水口11连接有切线进水管8道，切线进水管8道设置有进水阀。切线进水管8的设置，有利于确保废水沿切线进入吸附塔1内，使吸附塔1内水流呈螺旋状，大大强化搅拌效果，减少堵塞和短路，强化处理效果。

本实施例的投料部12设置有密封盖，密封盖设置有透明的观测孔，便于观察吸附塔1内石墨烯材料层4的工作过程和观察石墨烯材料层4内的吸附的污染物的情况。

本实施例的吸附塔1内壁连接有支架9，支架9的两端分别与所述第一筛网2、所述第二筛网3连接。支架9的设置，便于第一筛网2和第二筛网3的固定，结构简单，实用。

本实施例所述的第一筛网2、所述第二筛网3的孔径均为1-10000μm，所述第一筛网2的孔径大于所述第二筛网3的孔径。优选地，第一筛网2、所述第二筛网3的孔径均为1-100μm。具体地，所述第一筛网2的孔径为50-70μm，所述第二筛网3的孔径为40-60μm，当第一筛网2的孔径为50μm时，第二筛网3的孔径为40μm，当第一筛网2的孔径为60μm时，第二筛网3的孔径为50μm。

实施例2。

本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例的水气两用石墨烯吸附及再生设备还包括有中空的过滤筒，过滤筒包括腔体和设置于腔体两端的过滤网，所述石墨烯材料层4填充于所述过滤筒内。

过滤筒的设置便于预先将石墨烯材料层4填充到过滤筒内，然后将过滤筒放入吸附塔1内即可，操作简单，两端过滤网的设置确保石墨烯材料层4对废水、废气的吸附的同时能满足石墨烯材料层4的再生，便于更换石墨烯材料层4。

本实施例的其余部分与实施例1相同，这里不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，包括吸附塔，其特征在于：所述吸附塔从上到下依次设置有进水口、投料部、卸料部和真空入口，进水口和投料部之间设置有第一筛网，卸料部和真空入口之间设置有第二筛网，所述第一筛网和第二筛网之间填充有石墨烯材料层，所述吸附塔的塔底设置有排水管，所述吸附塔开设有进气口，进气口位于第二筛网的下方，所述吸附塔的顶部设置有排气管，所述真空入口连接有真空泵。

2.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述石墨烯材料层为石墨烯海绵材料层或石墨烯微片材料层。

3.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述水气两用石墨烯吸附及再生设备还包括有中空的过滤筒，过滤筒包括腔体和设置于腔体两端的过滤网，所述石墨烯材料层填充于所述过滤筒内。

4.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述吸附塔的内壁设置有挡板，挡板的一端位于所述真空入口上方，挡板由吸附塔内壁向吸附塔中心倾斜，挡板与吸附塔的内壁的夹角为锐角。

5.根据权利要求4所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述挡板与所述吸附塔的内壁的夹角为30-60度。

6.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述进气口通过进气管道连接有离心风机，进气管道设置有进气阀。

7.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述进水口连接有切线进水管道，切线进水管道设置有进水阀。

8.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述投料部设置有密封盖，密封盖设置有透明的观测孔。

9.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述吸附塔内壁连接有支架，支架的两端分别与所述第一筛网、所述第二筛网连接。

10.根据权利要求1所述的一种水气两用石墨烯吸附及再生设备，其特征在于：所述第一筛网、所述第二筛网的孔径均为1-10000μm，所述第一筛网的孔径大于所述第二筛网的孔径。