CN210410106U - 一种可循环式二氧化碳气肥收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，包括储气罐、收集反应器、储水箱、气泵、第一阀门、输气管、三通阀门、第二阀门、第三阀门、送水管、导气管、送气管、排水管、排气管，充分利用了改性后的离子液体聚合物所特有的变湿再生特性，通过调节其湿度，完成CO2吸附‑解吸附‑再生循环，以实现对空气中CO2的捕集，以空气作为CO2气源，得到的CO2气肥洁净、无污染，同时可实现CO2的“负排放”，可充分利用环境条件以实现被动式空气CO2富集方案，整个过程显性能耗接近零，可有效实现节能减排。

Description

一种可循环式二氧化碳气肥收集装置

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳收集技术领域，特别是涉及一种可循环式二氧化碳气肥收集装置。

背景技术

目前，设施农业技术是一种依靠科学技术支撑的高新技术产业，也是当前国际上比较推崇的产业之一，设施农业技术是我国农业现代化重点推进的主要方向，对加快我国农业生产效益具有重要作用。近年来，世界各国为更好地推动本国农业的种植效益，都将设施农业技术作为主要的种植技术措施。玻璃温室被称为装备水平最高的温室，我国有 9000公顷，仅次于荷兰，位居世界第二。 但设施蔬菜和设施花卉的单产均不足荷兰等发达国家的 15%，主要因为设施蔬菜集约化经营盈利水平低下，装备和装备集成不足，其中没有合适的CO2气肥供应也是原因之一。棚室气密性强，严冬季节为了保温蓄热，通风系数小、时间短，造成温室内二氧化碳匮乏，从而影响植物光合作用。实验表明，在揭草苫后到通风之前，使用二氧化碳气肥技术，一般可亩增产20-30%，并能促进开花，增加果数和果重，提高作物品质。

CO2气肥技术是现代设施农业的重要组成部分，主要是指将CO2作为一种植物肥料，施加在植物表面，进而促进植物进行光合作用，种植户可以根据天气条件的不同来自行选择CO2气肥的施加量，通过促进植物光合作用的效率，进而提高植物在生长淡季的种植效益。当前CO2气肥供给技术包括液体CO2法、燃料燃烧法、CO2颗粒气肥法以及化学反应法，这些技术均存在不可再生、成本较高、可控性差以及二次污染等问题。因此，急需开发清洁、高效、可重复利用的CO2气肥供给技术。空气是最丰富的CO2气源之一，只要把空气中CO2浓度提升3-5倍，便可直接供给温室大棚。然而，而从空气中捕集CO2不仅具备绿色、可再生的优点，还可与植物固碳相结合，实现“负排放”。空气中CO2浓度极低，常规的CO2捕集技术在空气CO2捕集领域面临着效率低下、能耗及成本激增等问题。

美国Membranes International Inc.生产的AMI-7001强碱性阴离子交换膜作为初始材料，并对其进行了一系列的改性后处理，使膜材料产生微米级的通道，以可以更好的从空气中直接捕集CO2，具体合成与改性步骤如下：1)、水合过程：由于膜本身非常干燥且脆。为了进行后续加工，需要对阴离子交换膜进行水合处理。首先配置1L的5%的NaCl溶液，放入容积为2000ml的烧杯中。将膜材料放置于烧杯中，使其完全被NaCl溶液浸没。然后转子放入烧杯，将烧杯放置在恒温磁力搅拌器上进行搅拌，持续12个小时。这个过程中可以使膜进行充分的水合和软化。2)、扩孔过程：阴离子交换膜在进行水合处理之后，膜已经充分软化并且膨胀到合适体积，但是目前构成膜材料的二乙烯基苯交联的凝胶聚苯乙烯之间的空隙无法使CO2分子自由进入，CO2吸收效率低，无法满足需要，故需对其进行扩孔处理。将纯净水煮沸，待其冷却至85 ℃-90 ℃之间时，将其放入实验烧杯中。将已经进行过水合处理的阴离子交换膜放入烧杯中，使其被完全浸没。约20分钟后，将阴离子交换膜取出冷却，等待进行下一步处理。3)、官能化过程：进行过扩孔处理之后，阴离子交换膜已经满足了从空气中吸收CO2的初始条件。但现在季胺基的官能团还是Clˉ离子，所以我们要对其进行官能化处理，使其可以直接从空气中捕集CO2。首先，配置浓度为1mol/L的NaCO3溶液，将其放入实验烧杯中。将之前进行过扩孔处理并冷却完毕的阴离子交换膜放入烧杯，使其完全被浸没。约2小时后，将阴离子交换膜取出，用蒸馏水将其冲洗干净后，装入盒中备用。将反应完的废液进行检测，如果废液中没有Clˉ离子，则阴离子交换膜完成官能化。如果废液中仍检测出Clˉ离子，则还需对其进行官能化处理，直到废液检测不出Clˉ离子为止，得到改良后的阴离子交换膜。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，充分利用了改性后的离子液体聚合物所特有的变湿再生特性，通过调节其湿度，完成CO2吸附-解吸附-再生循环，以实现对空气中CO2的捕集，以空气作为CO2气源，得到的CO2气肥洁净、无污染，同时可实现CO2的“负排放”，可充分利用环境条件以实现被动式空气CO2富集方案，整个过程显性能耗接近零，可有效实现节能减排。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的，一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，包括储气罐、收集反应器、储水箱、气泵、第一阀门、输气管、三通阀门、第二阀门、第三阀门、送水管、导气管、送气管、排水管、排气管，所述的储气罐顶部设置有导气管，所述的导气管一端与储气罐连通，一端连接气泵，所述的气泵底部一端连接导气管，另一端连接送气管，所述的送气管一端连接气泵，另一端设置有第三阀门，所述的第三阀门一端设置有送气管，另一端连接有排气管，所述的储气罐设置在收集反应器左侧，通过输气管连接，所述的输气管一端连接储气罐，一端通过第一阀门与收集反应器连接，所述的收集反应器包括筒体、密封盖、四角支架、阴离子交换膜、折叠伸缩支架、螺杆、蜗轮、轴承座、盘根座、盘根盖、电机座、伺服电机、托盘、交换容器，所述的四角支架设置在收集反应器下部，所述的筒体设置在四角支架上方，位于收集反应器的中部，所述的筒体底部中心位置设置有通孔，所述的密封盖设置在筒体的上方，位于收集反应器上部，所述的密封盖顶部设置有螺杆凹槽，所述的螺杆凹槽内部用于容纳螺杆，所述的交换容器设置在筒体内部的底端，所述的交换容器底部中心设置有螺母，所述的螺母与交换容器底部焊接连接，所述的托盘设置在交换容器的顶部，所述的托盘中心设置有与交换容器底部相同的螺母，所述的螺母与螺杆上的螺纹相匹配，所述的托盘下方设置有折叠伸缩支架，所述的折叠伸缩支架顶部与托盘底部固定连接，底部与交换容器底部固定连接，所述的折叠伸缩支架上铺设有阴离子交换膜，所述的螺杆从筒体底部穿过筒体的通孔，同时穿过交换容器和密封盖上的螺母，所述的螺杆底部设置有盘根座，所述的盘根座下方设置有盘根盖，所述的盘根盖底部设置有轴承，所述的蜗轮通过轴承与螺杆连接，所述的轴承底部设置有轴承座，所述的轴承座设置在蜗轮下方，与四角支架固定连接，所述的蜗轮前端一侧设置有蜗杆，所述的蜗杆与蜗轮相匹配，所述的蜗杆两端设置有轴承座，通过轴承与轴承座连接，所述的伺服电机设置在蜗杆的左侧，所述的伺服电机与蜗杆设置有电机座，通过轴承与蜗杆连接，所述的电机座和轴承座通过螺栓与四角支架固定连接，所述的储水箱设置在收集反应器右上方，通过送水管连接，所述的收集反应器和送水管之间设置有三通阀门和第二阀门，所述的第二阀门一端连接储水箱，一端与三通阀门的右侧连接，所述的三通阀门左侧设置有收集反应器，右侧设置有第二阀门，前端与排水管连接。

所述的交换容器包括底座和弧形侧板，所述的弧形侧板为四块，所述的弧形侧板均匀分布设置在底座边缘位置上方，所述的弧形侧板之间设置有一定距离；所述的托盘为圆形，所述的底座与托盘形状相同，大小相同，所述的底座顶部两侧均设置有支杆，所述的托盘上设置有与支杆对应的通孔，所述的支杆穿过托盘上的通孔，所述的底座中心设置有与托盘相对应的螺母。

所述的储水箱顶部设置有水箱盖，所述的水箱盖与储水箱通过合页连接，所述的水箱盖顶部设置有把手。

所述的螺杆中心位置设置为光滑部分，没有螺纹，所述的螺杆中心位置位于筒体顶部，所述的螺杆中心光滑部分长度小于弧形侧板的高度，所述的螺杆两端设置有螺纹。

所述的筒体内部两侧设置有滑轨，所述的交换容器与密封盖设置有与滑轨匹配的滑槽。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型充分利用了改性后的离子液体聚合物所特有的变湿再生特性，通过调节其湿度，完成CO₂吸附-解吸附-再生循环，以实现对空气中CO₂的捕集。运行该装置，可在储气罐中得到CO₂浓度不断提升的产品气，经过三次循环，CO₂浓度将提升50倍左右。与此同时，气泵将储气罐中的高浓度气体补充进温室大棚中，给温室大棚供应高浓度的CO₂气体，使温室大棚内的CO₂浓度保持在合适的浓度水平，使植物的光合作用达到饱和，且系统外部显性能耗接近0，节能环保。为高效获取清洁无污染的CO₂气肥，提升空气CO₂的富集效率，降低捕集能耗及成本，本实用新型主要从CO₂来源，CO₂吸附材料，再生方式以及循环装置四个方面进行了创新：以空气作为CO₂气源，得到的CO₂气肥洁净、无污染，同时可实现CO₂的“负排放”；采用新颖的CO₂吸附材料——功能化的阴离子交换膜离作为吸附剂，通过对该类材料进行改性等后处理，可得到在空气环境中具有较高CO₂吸附容量的吸附剂；同时，该材料具有独特的变湿再生特性，即材料在干燥环境中吸附CO₂，在湿润环境中释放所吸附的CO₂。利用该材料独特的变湿再生特性，通过喷水浸淋的方式实现CO₂的解吸附；把解吸附后的材料在环境中充分伸展，充分利用环境条件以实现被动式干燥再生，节省能耗；在系统中增加中间储气罐，采用产品气吹扫的方式以加快解吸附速率，同时使储气罐中产品气的CO₂浓度不断累积，可保证CO₂气肥的可控配送。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型收集反应器的结构示意图；

图3为本实用新型螺杆与蜗杆连接示意图；

图4为本实用新型螺杆与蜗杆连接俯视图；

图5为本实用新型交换容器的结构示意图；

图6为本实用新型折叠伸缩支架的结构示意图；

图7为本实用新型托盘的结构示意图。

附图标记

1、储气罐，2、收集反应器，3、储水箱，4、气泵，5、第一阀门，6、输气管，7、三通阀门，8、第二阀门，9、第三阀门，10、送水管，11、导气管，12、送气管，13、排水管，14、排气管，15、筒体，16、密封盖，17、四角支架，18、阴离子交换膜，19、折叠伸缩支架，20、螺杆，21、蜗轮，22、轴承座，23、盘根座，24、盘根盖，25、电机座，26、伺服电机，27、托盘，28、交换容器，29、螺母，30、蜗杆，31、水箱盖，32、把手，33、滑轨，34、滑槽，35、底座，36、弧形侧板，37、支杆。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，包括储气罐1、收集反应器2、储水箱3、气泵4、第一阀门5、输气管6、三通阀门7、第二阀门8、第三阀门9、送水管10、导气管11、送气管12、排水管13、排气管14，所述的储气罐1顶部设置有导气管11，所述的导气管11一端与储气罐1连通，一端连接气泵4，所述的气泵4底部一端连接导气管11，另一端连接送气管12，所述的送气管12一端连接气泵4，另一端设置有第三阀门9，所述的第三阀门9一端设置有送气管12，另一端连接有排气管14，所述的储气罐1设置在收集反应器2左侧，通过输气管6连接，所述的输气管6一端连接储气罐1，一端通过第一阀门5与收集反应器2连接，所述的收集反应器2包括筒体15、密封盖16、四角支架17、阴离子交换膜18、折叠伸缩支架19、螺杆20、蜗轮21、轴承座22、盘根座23、盘根盖24、电机座25、伺服电机26、托盘27、交换容器28、螺母29、蜗杆30，所述的四角支架17设置在收集反应器2下部，所述的筒体15设置在四角支架17上方，位于收集反应器2的中部，所述的筒体15底部中心位置设置有通孔，所述的密封盖16设置在筒体15的上方，位于收集反应器2上部，所述的密封盖16顶部设置有螺杆凹槽，所述的螺杆凹槽内部用于容纳螺杆20，所述的交换容器28设置在筒体15内部的底端，所述的交换容器28底部中心设置有螺母29，所述的螺母29与交换容器28底部焊接连接，所述的托盘27设置在交换容器28的顶部，所述的托盘27中心设置有与交换容器28底部相同的螺母29，所述的螺母29与螺杆20上的螺纹相匹配，所述的托盘27下方设置有折叠伸缩支架19，所述的折叠伸缩支架19顶部与托盘27底部固定连接，底部与交换容器28底部固定连接，所述的折叠伸缩支架19上铺设有阴离子交换膜18，所述的螺杆20从筒体15底部穿过筒体15的通孔，同时穿过交换容器28和密封盖16上的螺母29，所述的螺杆20底部设置有盘根座23，所述的盘根座23下方设置有盘根盖24，所述的盘根盖24底部设置有轴承，所述的蜗轮21通过轴承与螺杆20连接，所述的轴承底部设置有轴承座22，所述的轴承座22设置在蜗轮21下方，与四角支架17固定连接，所述的蜗轮21前端一侧设置有蜗杆30，所述的蜗杆30与蜗轮21相匹配，所述的蜗杆30两端设置有轴承座22，通过轴承与轴承座22连接，所述的伺服电机26设置在蜗杆30的左侧，所述的伺服电机26与蜗杆30设置有电机座25，通过轴承与蜗杆30连接，所述的电机座25和轴承座22通过螺栓与四角支架17固定连接，所述的储水箱3设置在收集反应器2右上方，通过送水管10连接，所述的收集反应器2和送水管10之间设置有三通阀门7和第二阀门8，所述的第二阀门8一端连接储水箱3，一端与三通阀门7的右侧连接，所述的三通阀门7左侧设置有收集反应器2，右侧设置有第二阀门8，前端与排水管13连接。

实施例2

如图1、图2、图5、图7所示，所述的交换容器28包括底座35和弧形侧板36，所述的弧形侧板36为四块，所述的弧形侧板36均匀分布设置在底座35边缘位置上方，所述的弧形侧板36之间设置有一定距离；所述的托盘27为圆形，所述的底座35与托盘27形状相同，大小相同，所述的底座35顶部两侧均设置有支杆37，所述的托盘27上设置有与支杆37对应的通孔，所述的支杆37穿过托盘27上的通孔，所述的底座35中心设置有与托盘27相对应的螺母29。

实施例3

如图1所示，所述的储水箱3顶部设置有水箱盖31，所述的水箱盖31与储水箱3通过合页连接，所述的水箱盖31顶部设置有把手32。

实施例4

如图1、图2、图3、图4所示，所述的螺杆20中心位置设置为光滑部分，没有螺纹，所述的螺杆20中心位置位于筒体15顶部，所述的螺杆20两端设置有螺纹。

实施例5

如图1、图2、图5、图7所示，所述的筒体15内部两侧设置有滑轨33，所述的交换容器28与密封盖16设置有与滑轨34匹配的滑槽34。

工作原理：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，包括储气罐1、收集反应器2、储水箱3、气泵4、第一阀门5、输气管6、三通阀门7、第二阀门8、第三阀门9、送水管10、导气管11、送气管12、排水管13、排气管14，所述的储气罐1顶部设置有导气管11，所述的导气管11一端与储气罐1连通，一端连接气泵4，所述的气泵4底部一端连接导气管11，另一端连接送气管12，所述的送气管12一端连接气泵4，另一端设置有第三阀门9，所述的第三阀门9一端设置有送气管12，另一端连接有排气管14，储气罐1用于储存CO2，气泵4用于将CO2从储气罐1导出到温室大棚，所述的储气罐1设置在收集反应器2左侧，通过输气管6连接，所述的输气管6一端连接储气罐1，一端通过第一阀门5与收集反应器2连接，所述的收集反应器2包括筒体15、密封盖16、四角支架17、阴离子交换膜18、折叠伸缩支架19、螺杆20、蜗轮21、轴承座22、盘根座23、盘根盖24、电机座25、伺服电机26、托盘27、交换容器28、螺母29、蜗杆30，所述的四角支架17设置在收集反应器2下部，用于支撑收集反应器2整体，所述的筒体15设置在四角支架17上方，位于收集反应器2的中部，所述的筒体15底部中心位置设置有通孔，所述的密封盖16设置在筒体15的上方，位于收集反应器2上部，所述的密封盖16通过O型密封圈密封，所述的密封盖16顶部设置有螺杆凹槽，所述的螺杆凹槽内部用于容纳螺杆20，所述的密封盖16略大于筒体15横截面，所述的螺杆20中心位置设置为光滑部分，没有螺纹，光滑部分为了让交换容器29的底座35卡在螺杆20的光滑部分，使交换容器29底座35上的折叠伸缩支架19底部固定在螺杆20中心位置的光滑部分，所述的螺杆20中心位置位于筒体15顶部，使阴离子交换膜18伸展后最大面积接触空气中的CO2，所述的螺杆20两端设置有螺纹，所述的筒体15内部两侧设置有滑轨33，所述的交换容器28与密封盖16设置有与滑轨34匹配的滑槽34；使交换容器28和托盘在固定轨道方向向上运动，所述的交换容器28设置在筒体15内部的底端，所述的交换容器28底部中心设置有螺母29，所述的螺母29与交换容器28底部焊接连接，所述的托盘27设置在交换容器28的顶部，所述的托盘27中心设置有与交换容器28底部相同的螺母29，所述的螺母29与螺杆20上的螺纹相匹配，所述的托盘27下方设置有折叠伸缩支架19，所述的折叠伸缩支架19顶部与托盘27底部固定连接，底部与交换容器28底部固定连接，所述的折叠伸缩支架19上铺设有阴离子交换膜18，阴离子交换膜18为强碱性的，阴离子交换膜18为离子液体聚合物类CO2吸附材料的平衡吸附容量大于2.0 mmol/g，吸附速率大于0.5 mmol/g/min，解吸附速率大于0.1 mmol/g/min的材料；阴离子交换膜18被动式干燥过程所需时间不大于15 min；所述的交换容器28包括底座35和弧形侧板36，所述的弧形侧板36为四块，所述的弧形侧板36均匀分布设置在底座35边缘位置上方，所述的弧形侧板36之间设置有一定距离，弧形侧板36之间的距离方便排水；所述的托盘27为圆形，所述的底座35与托盘27形状相同，大小相同，所述的底座35顶部两侧均设置有支杆37，所述的托盘27上设置有与支杆37对应的通孔，所述的支杆37穿过托盘27上的通孔，支杆37为了使交换容器28和托盘在固定轨道方向向上运动。所述的底座35中心设置有与托盘27相对应的螺母29。所述的螺杆20从筒体15底部穿过筒体15的通孔，同时穿过交换容器28和密封盖16上的螺母29，所述的螺杆20底部设置有盘根座23，所述的盘根座23下方设置有盘根盖24，所述的盘根盖24底部设置有轴承，所述的蜗轮21通过轴承与螺杆20连接，所述的轴承底部设置有轴承座22，所述的轴承座22设置在蜗轮21下方，与四角支架17固定连接，所述的蜗轮21前端一侧设置有蜗杆30，所述的蜗杆30与蜗轮21相匹配，所述的蜗杆30两端设置有轴承座22，通过轴承与轴承座22连接，所述的伺服电机26设置在蜗杆30的左侧，所述的伺服电机26与蜗杆30设置有电机座25，通过轴承与蜗杆30连接，所述的电机座25和轴承座22通过螺栓与四角支架17固定连接，首先伺服电机26带动蜗杆30，蜗杆30带动蜗轮21，蜗轮21带动螺杆20，螺杆20是固定在轴承座22上，托盘27和交换容器28上的螺母29因螺杆20的运动做向上运动，交换容器28的底座35运动到螺杆20中心光滑部分，因重力作用一直处于螺杆20中心光滑部分底端，托盘27因弧形侧板36支撑可运动到螺杆20上端螺纹处，因伺服电机26持续带动，托盘27与交换容器28分离，继续向上运动，同时带动压缩状态下的折叠伸缩支架19伸展将收集反应器2中的密封盖16升起，阴离子交换膜18充分伸展，从空气中吸附CO2，40分钟后吸附饱和，伺服电机26带动蜗杆30做相反运动，使折叠伸缩支架19收缩回收集反应器2，密封盖16盖紧，吸附过程完毕。所述的储水箱3设置在收集反应器2右上方，所述的储水箱3与收集反应器2容积相同，通过送水管10连接，所述的收集反应器2和送水管10之间设置有三通阀门7和第二阀门8，所述的第二阀门8一端连接储水箱3，一端与三通阀门7的右侧连接，所述的三通阀门7左侧设置有收集反应器2，右侧设置有第二阀门8，前端与排水管13连接，所述的储水箱3顶部设置有水箱盖31，所述的水箱盖31与储水箱3通过合页连接，所述的水箱盖31顶部设置有把手32。

本实用新型的一种实施方式：气泵功率为10W，抽气流量为12L/min，收集反应器的容积为20 L，储气罐的容积为20 L，工作时水可在2 min左右将反应容器充满，气泵可以将气体流量控制在5 L/min以上，阴离子交换膜18为离子液体聚合物类CO2吸附材料的平衡吸附容量大于2.0 mmol/g，吸附速率大于0.5 mmol/g/min。阴离子交换膜采用背景技术改性后的创造性的采用功能化的离子液体聚合物作为CO2吸附材料，通过对其改性处理，使该材料在空气条件下具有较高的CO2吸附容量；同时，该材料还具备变湿再生特性，为开发新颖的CO2捕集技术——变湿再生吸附分离技术，提供了可能。与传统的吸附分离方法不同，变湿吸附分离通过调节环境湿度，来改变吸附剂-CO2系统的平衡，利用吸附-解吸-再生循环，以实现CO2的吸附分离。CO2变湿吸附分离技术主要包括三个步骤：吸附材料在干燥条件下，从空气中吸附CO2；吸附饱和的CO2在湿润条件下解吸CO2，解吸后的CO2可直接利用或压缩输运至埋存地点；湿润的吸附材料干燥再生，以重新获得吸附CO2的能力。在变湿吸附分离技术中，吸附与解吸附过程均是自发过程，不需要外界输入能量；而吸附剂的干燥再生过程，可借助自然条件（如风能、太阳能等）来实现。因而，变湿吸附分离技术理论上的能耗非常低，是一种非常有前景的被动式空气CO2富集技术。

具体工作流程如下：

1)吸附过程：首先伺服电机26带动蜗杆30，蜗杆30带动蜗轮21，蜗轮21带动螺杆20，螺杆20是固定在轴承座22上，托盘27和交换容器28上的螺母29因螺杆20的运动做向上运动，交换容器28的底座35运动到螺杆20中心光滑部分，因重力作用一直处于螺杆20中心光滑部分底端，托盘27因弧形侧板36支撑可运动到螺杆20上端螺纹处，因伺服电机26持续带动，托盘27与交换容器28分离，继续向上运动，同时带动压缩状态下的折叠伸缩支架19伸展将收集反应器2中的密封盖16升起，阴离子交换膜18充分伸展，从空气中吸附CO2，40分钟后吸附饱和，伺服电机26带动蜗杆30做相反运动，使折叠伸缩支架19收缩回收集反应器2，密封盖16盖紧，吸附过程完毕。

2)解吸过程：关闭第一阀门5、第三阀门9，三通阀门7与排水管13一端关闭，与送水管10一端打开，同时打开第二阀门8，储水箱3开始向收集反应器2中注水（收集反应器2和储水箱3高度差约为1 m），2 min左右浸没阴离子交换膜18，浸没后，储水箱3内的水流尽，关闭第二阀门8，打开三通阀门7与排水管13一端，排水管13开始排水，1 min左右排水结束，强碱性阴离子交换膜18变成湿润状态，开始释放CO2。

3)吹扫过程：关闭三通阀门7与排水管一端，并将收集反应器2的密封盖用O型密封圈封死，此时打开气泵4、第一阀门5和第三阀门9，进行吹扫过程，吹扫时间为20 min，使储气罐内CO2浓度逐渐升高。

4)工作循环：吹扫结束后，关闭气泵4、第一阀门5和第三阀门9，打开收集反应器2的密封盖，启动伺服电机26，伸展折叠伸缩支架19，使阴离子交换膜充分伸展，借助自然风进行干燥的同时，吸附空气中的CO2，开始新一轮的循环。

5)在整个循环过程中，储气罐1通过气泵4和第三阀门9，给温室大棚供应高浓度的CO2气体，使温室大棚内的CO2浓度保持在合适的浓度水平，使植物的光合作用达到饱和。

6)这种实施方式提到的阀门（第一阀门5、第三阀门9，三通阀门7和第二阀门）都是人工打开和关闭，储水箱3的水通过打开水箱盖31注入。

本实用新型的另一种实施方式：储水箱3的顶部封闭，设置有注水口通过水管注水，可将排水管与储水箱同水泵和水管连接，实现水的重复利用，环保节约水能源。可将阀门换成电磁阀，统一智能管理。

本实用新型充分利用了改性后的离子液体聚合物所特有的变湿再生特性，通过调节其湿度，完成CO₂吸附-解吸附-再生循环，以实现对空气中CO₂的捕集。运行该装置，可在储气罐中得到CO₂浓度不断提升的产品气，经过三次循环，CO₂浓度将提升50倍左右。与此同时，气泵将储气罐中的高浓度气体补充进温室大棚中，给温室大棚供应高浓度的CO₂气体，使温室大棚内的CO₂浓度保持在合适的浓度水平，使植物的光合作用达到饱和。

上面所述的的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，其特征在于：包括储气罐、收集反应器、储水箱、气泵、第一阀门、输气管、三通阀门、第二阀门、第三阀门、送水管、导气管、送气管、排水管、排气管，所述的储气罐顶部设置有导气管，所述的导气管一端与储气罐连通，一端连接气泵，所述的气泵底部一端连接导气管，另一端连接送气管，所述的送气管一端连接气泵，另一端设置有第三阀门，所述的第三阀门一端设置有送气管，另一端连接有排气管，所述的储气罐设置在收集反应器左侧，通过输气管连接，所述的输气管一端连接储气罐，一端通过第一阀门与收集反应器连接，所述的收集反应器包括筒体、密封盖、四角支架、阴离子交换膜、折叠伸缩支架、螺杆、蜗轮、轴承座、盘根座、盘根盖、电机座、伺服电机、托盘、交换容器，所述的四角支架设置在收集反应器下部，所述的筒体设置在四角支架上方，位于收集反应器的中部，所述的筒体底部中心位置设置有通孔，所述的密封盖设置在筒体的上方，位于收集反应器上部，所述的密封盖顶部设置有螺杆凹槽，所述的螺杆凹槽内部用于容纳螺杆，所述的交换容器设置在筒体内部的底端，所述的交换容器底部中心设置有螺母，所述的螺母与交换容器底部焊接连接，所述的托盘设置在交换容器的顶部，所述的托盘中心设置有与交换容器底部相同的螺母，所述的螺母与螺杆上的螺纹相匹配，所述的托盘下方设置有折叠伸缩支架，所述的折叠伸缩支架顶部与托盘底部固定连接，底部与交换容器底部固定连接，所述的折叠伸缩支架上铺设有阴离子交换膜，所述的螺杆从筒体底部穿过筒体的通孔，同时穿过交换容器和密封盖上的螺母，所述的螺杆底部设置有盘根座，所述的盘根座下方设置有盘根盖，所述的盘根盖底部设置有轴承，所述的蜗轮通过轴承与螺杆连接，所述的轴承底部设置有轴承座，所述的轴承座设置在蜗轮下方，与四角支架固定连接，所述的蜗轮前端一侧设置有蜗杆，所述的蜗杆与蜗轮相匹配，所述的蜗杆两端设置有轴承座，通过轴承与轴承座连接，所述的伺服电机设置在蜗杆的左侧，所述的伺服电机与蜗杆设置有电机座，通过轴承与蜗杆连接，所述的电机座和轴承座通过螺栓与四角支架固定连接，所述的储水箱设置在收集反应器右上方，通过送水管连接，所述的收集反应器和送水管之间设置有三通阀门和第二阀门，所述的第二阀门一端连接储水箱，一端与三通阀门的右侧连接，所述的三通阀门左侧设置有收集反应器，右侧设置有第二阀门，前端与排水管连接。

2.根据权利要求1所述的一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，其特征在于：所述的交换容器包括底座和弧形侧板，所述的弧形侧板为四块，所述的弧形侧板均匀分布设置在底座边缘位置上方，所述的弧形侧板之间设置有一定距离；所述的托盘为圆形，所述的底座与托盘形状相同，大小相同，所述的底座顶部两侧均设置有支杆，所述的托盘上设置有与支杆对应的通孔，所述的支杆穿过托盘上的通孔，所述的底座中心设置有与托盘相对应的螺母。

3.根据权利要求1所述的一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，其特征在于：所述的储水箱顶部设置有水箱盖，所述的水箱盖与储水箱通过合页连接，所述的水箱盖顶部设置有把手。

4.根据权利要求1所述的一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，其特征在于：所述的螺杆中心位置设置为光滑部分，没有螺纹，所述的螺杆中心位置位于筒体顶部，所述的螺杆中心光滑部分长度小于弧形侧板的高度，所述的螺杆两端设置有螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，其特征在于：所述的筒体内部两侧设置有滑轨，所述的交换容器与密封盖设置有与滑轨匹配的滑槽。

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