CN210905624U

CN210905624U - 一种化学实验室废气净化系统

Info

Publication number: CN210905624U
Application number: CN201921833856.1U
Authority: CN
Inventors: 李云青; 易苏
Original assignee: Hunan Institute of Engineering
Current assignee: Hunan Institute of Engineering
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-10-29

Abstract

本实用新型公开了一种化学实验室废气净化系统，包括风机、酸中和箱、碱中和箱、净化箱、净化塔，以及连接上述组件的防腐管道；废气自进气管进入风机，废气经净化塔和排气管排入大气；净化箱内装有纳米二氧化钛混悬液，净化箱内设置搅拌杆和紫外灯管；净化塔内设置炭吸附层、催化层；炭吸附层为包裹活性炭和不锈钢网的活性炭无纺布层，催化层为包裹CT触媒和不锈钢网的活性炭无纺布层。本系统首先对废气进行初步中和吸收，然后进行第一次光催化分解，然后在净化塔进行深度吸附和催化，活性炭具有吸附性强的特点，CT触媒材料具有无光催化分解功能，多重吸附和分解功能，净化效果佳，应用范围广。

Description

一种化学实验室废气净化系统

技术领域

本实用新型涉及废气处理技术领域，具体涉及一种化学实验室废气净化系统。

背景技术

实验室是实验人员进行实验分析和科研活动的场所，在实验分析过程中会用到各种化学试剂盒药品，这些试剂和药品往往会挥发出有毒、有害气体，实验过程中的各种化学反应也会产生废气。废气的来源主要包括试剂和样品的挥发物、分析过程的中间产物、泄漏以及排空的标准气和载气等，其主要成分为有机废气和无机废气。近年来，实验室的污染日趋严重，其中废气污染问题愈加受到关注，如果没有处理或处理不当，不但影响了实验人员的工作环境及其健康，也严重影响了周边居民的生活环境。

因此，需要对实验室废气进行净化处理后才能达到排放入大气的标准。目前实验室废气防治技术还相对比较缺乏，实验室无机废气主要靠水雾或水幕捕捉技术处理，有机废气净化工艺主要有活性炭吸附法、溶剂吸收法，但是单一的使用水雾吸收或单一的使用活性炭吸附，废气处理的效果不理想。目前常用的处理方法是通过通风橱、通风罩、换气扇等排到室外，经空气稀释后排放。这种处理固然是保证室内空气质量、保护实验室人员健康安全的有效办法，但对实验区周围的大气造成污染，直接影响到环境大气的质量。另外，对废气进行处理的方法也有臭氧消毒，但是过量的臭氧使人中毒，并会使实验室的塑胶实验室台等发生老化，因而，选择适当的方法在废气排放前加以净化将是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种化学实验室废气净化系统，以解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供的一种具有净化效果佳、应用范围广的化学实验室废气净化系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种化学实验室废气净化系统，包括风机、酸中和箱、碱中和箱、净化箱、净化塔，以及依次连接所述风机、所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱、所述净化塔的防腐管道；废气自进气管进入风机，废气经所述净化塔和排气管排入大气；所述净化箱内装有纳米二氧化钛混悬液，所述净化箱内设置搅拌杆和紫外灯管；所述净化塔内设置至少2层炭吸附层、至少2层催化层；所述炭吸附层为包裹活性炭和不锈钢网的活性炭无纺布层，所述催化层为包裹CT触媒和不锈钢网的活性炭无纺布层。

优选地，所述酸中和箱装有盐酸溶液，第一pH计设置在所述酸中和箱侧壁，所述第一pH计用来监测所述盐酸溶液的pH值。

优选地，所述酸中和箱的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板,所述导气隔板的宽度小于所述酸中和箱的宽度，形成“Z”型通道。

优选地，所述碱中和箱装有氢氧化钠溶液，第二pH计设置在所述碱中和箱侧壁，所述第二pH计用来监测所述氢氧化钠溶液的pH值。

优选地，所述碱中和箱的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板,所述导气隔板的宽度小于所述碱中和箱的宽度，形成“Z”型通道。

优选地，所述紫外灯管安装在所述净化箱的内侧壁。

优选地，所述净化塔的底部设置加热装置。

优选地，所述活性炭无纺布层的孔径为0.2-1.5mm。

优选地，所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱的进风口都位于其左侧的下方，所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱的出风口都位于其右侧的上方。

优选地，所述净化塔的进风口位于其左侧的下方，所述净化塔的出风口位于其上方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的实验室废气净化系统通过酸中和箱和碱中和箱对废气进行初步吸收，然后经纳米二氧化钛混悬液进行第一次光催化分解，然后在净化塔进行深度吸附和催化，活性炭具有吸附性强的特点，CT触媒材料具有无光催化分解功能，多重吸附和分解功能，苯、甲醛、酸性气体、碱性气体都能被吸收和分解，净化效果佳，应用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例中炭吸附层的结构示意图；

图3为实施例中催化层的结构示意图。

标记说明：1-风机、2-酸中和箱、21-盐酸溶液、22-第一pH计、3-碱中和箱、31-氢氧化钠溶液、32-第二pH计、4-净化箱、41-纳米二氧化钛混悬液、42-搅拌杆、43-紫外灯管、5-净化塔、51-炭吸附层、52-催化层、53-不锈钢网、54-活性炭无纺布层、55-活性炭颗粒层、56-CT触媒层、57-粗棉线、58-加热装置、6-防腐管道、7-进气管、8-排气管、9-导气隔板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本申请需要说明的是，在本实施方式中，本文所使用的术语“第一”、“第二”、“左侧”、“右侧”、“上方”、“下方”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。在本实施方式中，“进风口”是指靠近风机1的那一侧或装置图的左侧；“出风口”是指远离风机1的那一侧或装置图的右侧。

请参照图1-3，本实用新型的一种化学实验室废气净化系统，包括风机1、酸中和箱2、碱中和箱3、净化箱4、净化塔5，以及依次连接所述风机1、所述酸中和箱2、所述碱中和箱3、所述净化箱4、所述净化塔5的防腐管道6；废气自进气管7进入风机1，废气经所述净化塔5和排气管8排入大气；所述净化箱4内装有纳米二氧化钛混悬液41，所述净化箱4内设置搅拌杆42和紫外灯管43；所述净化塔5内设置至少2层炭吸附层51、至少2层催化层52；所述炭吸附层51为包裹活性炭和不锈钢网53的活性炭无纺布层54，所述催化层52为包裹CT触媒和不锈钢网53的活性炭无纺布层54。

本实施例中，所述风机1、所述酸中和箱2、所述碱中和箱3、所述净化箱4、所述净化塔5、防腐管道6都为防腐的材质，优选为采用玻璃钢材质；所述风机1、所述酸中和箱2、所述碱中和箱3、所述净化箱4、所述净化塔5、所述防腐管道6的连接采用法兰和螺栓连接，并使用耐腐蚀橡胶垫圈增加接口的气密封。

其中，所述活性炭无纺布层54为椰壳活性炭无纺布层。

活性炭无纺布采用特殊超细纤维和椰壳活性炭经过特殊工艺前处理加工而成。椰壳活性炭无纺布层54具有良好的吸附性能，厚度均匀，透气性好，无异味，含炭量高，活性炭55颗粒不易脱落且易热压成型，具有强烈的“物理吸附”和“化学吸附”作用，可以有效吸附各种工业废气和室内油漆、胶水、复合板中所释放的气体，如苯、甲醛、氨气、二硫化碳，防毒除臭效果显著。

其中，所述活性炭无纺布层54的厚度为0.5-1mm。该厚度的活性炭无纺布层54具有较佳的吸附性能，并且耐用性好，为了使本实用新型达到最佳的使用效果：所述活性炭无纺布层54的厚度为0.3mm。

CT触媒：C＝Charge(电荷)；T＝Transfer(移动)，触媒＝能催化和加速化学反应的物质，原理是以CT粒子利用大气温度引发本身分子结构与污染粒子透过电荷移动，最后产生氧化及还原反应，将污染粒子结构分解，在不需要水及紫外光运作下等同每天24小时运作，大气中释放的热能会令CT触媒里的结晶震动，从而引致电荷移动。这电荷移动导致氧化和还原反应，能提供连续式的分解功能。CT触媒有别于光触媒，不需要光便可24小时运作并达到分解VOC的理想效能，同时可提供防霉、防菌、除臭等功能，而CT触媒已于国际权威认可机构测试，得出结果无论在除甲醛、VOC等有毒气体外、防菌、防霉、安全及使用等效能都均比市面上所有空气净化产品更为优胜。在室温下，CT触媒的流动电荷会对周围的分子进行重复不断的氧化还原反应，如式1～2所示：

ACID–COOH+O2(+e)→CO₂+H₂O式1；

ALKALINE–(OH)+H→2H₂O(+e)式2。

请参照图2，本实施例中，所述炭吸附层51的结构，自上而下为：活性炭无纺布层54、活性炭颗粒层55、不锈钢网53、活性炭颗粒层55、活性炭无纺布层54，粗棉线57将活性炭无纺布层54、活性炭颗粒层55、不锈钢网53、活性炭颗粒层55、活性炭无纺布层54进行串套在一起形成空间网状。

本实施例中，所述炭吸附层51的制作过程为：在一层活性炭无纺布上均匀铺放活性炭颗粒，然后盖上不锈钢网53，再均匀铺放活性炭颗粒，然后覆盖一层活性炭无纺布，最后用粗棉线57将活性炭无纺布缝制成一个整体。

通过上述技术方案，粗棉线57将活性炭无纺布层54、活性炭颗粒层55、不锈钢网53、活性炭颗粒层55、活性炭无纺布层54进行串套在一起形成空间网状，炭吸附层51中的活性炭颗粒层55不会掉落出来，也不易发生大位移的移动，不锈钢网53增加炭吸附层51的结构强度，提高了抗风能力。

请参照图3，本实施例中，所述催化层52的结构，自上而下为：活性炭无纺布层54、CT触媒层56、不锈钢网53、CT触媒层56、活性炭无纺布层54，粗棉线57将活性炭无纺布层54、CT触媒层56、不锈钢网53、CT触媒层56、活性炭无纺布层54进行串套在一起形成空间网状。

本实施例中，所述催化层52的制作过程为：在一层活性炭无纺布上均匀铺放CT触媒，然后盖上不锈钢网53，再均匀铺放CT触媒，然后覆盖一层活性炭无纺布，最后用粗棉线57将活性炭无纺布缝制成一个整体。

通过上述技术方案，粗棉线57将活性炭无纺布层54、CT触媒层56、不锈钢网53、CT触媒层56、活性炭无纺布层54进行串套在一起形成空间网状，催化层52中的CT触媒层56不会掉落出来，也不易发生大位移的移动，不锈钢网53增加催化层52的结构强度，提高了抗风能力。

进一步，所述净化塔5内炭吸附层51与催化层52交错设置。

本实施例中，所述净化塔5内设置3层炭吸附层51和3层催化层52。在另一实施例中，所述净化塔5内设置4层炭吸附层51和4层催化层52。

本实施例中，炭吸附层51或催化层52与净化塔5的安装方式，采用在净化塔5内预埋带孔金属片，然后将炭吸附层51或催化层52开小口，将小口叠在带孔金属片上，安装螺栓，进行固定。

进一步，所述酸中和箱2装有盐酸溶液21，第一pH计22设置在所述酸中和箱2侧壁，所述第一pH计22用来监测所述盐酸溶液21的pH值。

具体的，所述盐酸溶液21的pH值保持在3-5内，第一pH计22测试盐酸溶液21的pH值若超过此范围，为了保证废气的净化效果，需要添加盐酸或者更换盐酸溶液21。

进一步，所述酸中和箱2的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板9,所述导气隔板9的宽度小于所述酸中和箱2的宽度，形成“Z”型通道。

通过上述技术方案，废气从酸中和箱2中穿过的时间更长，提高中和效果。

进一步，所述碱中和箱3装有氢氧化钠溶液31，第二pH计32设置在所述碱中和箱侧壁，所述第二pH计32用来监测所述氢氧化钠溶液31的pH值。

具体的，所述氢氧化钠溶液31的pH值保持在9-13内，第二pH计32测试氢氧化钠溶液31的pH值若超过此范围，为了保证废气的净化效果，需要添加氢氧化钠或者更换氢氧化钠溶液31。

进一步，所述碱中和箱3的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板9,所述导气隔板9的宽度小于所述碱中和箱3的宽度，形成“Z”型通道。

通过上述技术方案，废气从碱中和箱3中穿过的时间更长，提高中和效果。

废气分为酸性气体、碱性气体和中性气体，常见的废气是酸性气体或碱性气体，本申请设置酸中和箱2和碱中和箱3，保证酸性气体或碱性气体都能被中和。

本实施例，纳米二氧化钛混悬液41来源于重庆大学，请参考中国专利CN102716666B。纳米二氧化钛具有无毒、廉价易得、耐光腐蚀和化学腐蚀及光活性强的特点，尤其是纳米二氧化钛因明显的量子效应而具有比普通二氧化钛更高的光催化活性。纳米二氧化钛受紫外光激发产生活性很高的光生电子和空穴，它们可无选择性地将难以化学分解的“三致”有机污染物彻底氧化为CO₂、H₂0和无毒害的无机小分子，无二次污染问题，有利于环境保护。

为了提高纳米二氧化钛混悬液41的光催化效果，所述净化箱4内设置搅拌杆42和紫外灯管43，搅拌杆42对纳米二氧化钛混悬液41，促进废气与纳米二氧化钛混悬液41的接触面积，提高催化效果，紫外灯管43发生紫外光，促进纳米二氧化钛混悬液41进行光催化分解作用。

进一步，所述紫外灯管43安装在所述净化箱4的内侧壁。

具体的，本实施例在净化箱4的4个内侧壁进行设置，可以理解的是，也可以只在净化箱4的1-3个内侧壁进行设置。

具体的，本实施例的紫外灯管43的数量不限，根据净化箱4的大小、紫外灯管43的功率、催化效果进行布置和调整。

进一步，所述净化塔5的底部设置加热装置58。本实施的加热装置58为电加热装置。

通过上述技术方案，温度的改变引发CT触媒分子结构与污染粒子透过电荷移动，最后产生氧化及还原反应，将污染粒子结构分解，并提供连续式的分解功能，生产水和CO₂，进一步水受热可以产生水蒸气，更容易排出净化塔5。

进一步，所述活性炭无纺布层54的孔径为0.2-1.5mm。

进一步，所述酸中和箱2、所述碱中和箱3、所述净化箱4的进风口都位于其左侧的下方，所述酸中和箱2、所述碱中和箱3、所述净化箱4的出风口都位于其右侧的上方。

具体的，出风口位于纳米二氧化钛混悬液41、盐酸溶液21、氢氧化钠溶液31上方。

通过上述技术方案，废气必须从液体或悬液中穿过，并尽量使废气在液体或悬液停留更长时间，而且液体或悬液不会从出风口流出。

进一步，所述净化塔5的进风口位于其左侧的下方，所述净化塔5的出风口都位于其上方。

本实用新型还包括支撑架(图中未画出)，用于支撑和固定本系统的部件、以及支撑和固定本系统。

本实用新型在接口处都采用耐腐橡胶进行密封，防止泄露。比如第一pH计22处、第一pH计22处、加热装置58处、紫外灯管43处都采用耐腐橡胶进行密封。

下面进一步结合实施例说明废气处理的作用过程。

实施例1

废气含有HCl气体、苯，HCl气体与氢氧化钠溶液31发生中和反应，反应式为HCl+NaOH＝NaCl+H₂O，苯被活性炭无纺布、活性炭吸附，纳米二氧化钛混悬液41和CT触媒对苯气体进一步分解。

实施例2

废气含有NH₃气体、甲醛，NH₃气体与盐酸溶液21发生中和反应，反应式为NH₃+HCl＝NH₄Cl，NH₃和甲醛也能被活性炭无纺布、活性炭吸附，纳米二氧化钛混悬液41和CT触媒对NH₃和甲醛气体进一步分解。

实施例3

废气含有HNO₃气体，HNO₃气体与氢氧化钠溶液31发生中和反应，反应式为HNO₃+NaOH＝NaNO₃+H₂O。

实施例4

废气含有H₂S、CS₂气体，H₂S气体与氢氧化钠溶液31发生中和反应，反应式为H₂S+NaOH＝NaHS+H₂O，CS₂被活性炭无纺布、活性炭吸附，纳米二氧化钛混悬液41和CT触媒对H₂S和CS₂气体进一步分解。

本实用新型的应用领域：适用于化学实验室、环保实验室、材料合成实验室等的废气处理。例如，将通风橱与本系统相接，本系统可以放置于楼顶，净化后的气体直排入大气。

本实用新型的实验室废气净化系统通过酸中和箱2和碱中和箱3对废气进行初步吸收，然后经纳米二氧化钛混悬液41进行第一次光催化分解，然后在净化塔5进行深度吸附和催化，活性炭具有吸附性强的特点，CT触媒材料具有无光催化分解功能，多重吸附和分解功能，苯、甲醛、酸性气体、碱性气体都能被吸收和分解，净化效果佳，应用范围广。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：包括风机、酸中和箱、碱中和箱、净化箱、净化塔，以及依次连接所述风机、所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱、所述净化塔的防腐管道；废气自进气管进入风机，废气经所述净化塔和排气管排入大气；所述净化箱内装有纳米二氧化钛混悬液，所述净化箱内设置搅拌杆和紫外灯管；所述净化塔内设置至少2层炭吸附层、至少2层催化层；所述炭吸附层为包裹活性炭和不锈钢网的活性炭无纺布层，所述催化层为包裹CT触媒和不锈钢网的活性炭无纺布层。

2.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述酸中和箱装有盐酸溶液，第一pH计设置在所述酸中和箱侧壁，所述第一pH计用来监测所述盐酸溶液的pH值。

3.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述酸中和箱的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板,所述导气隔板的宽度小于所述酸中和箱的宽度，形成“Z”型通道。

4.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述碱中和箱装有氢氧化钠溶液，第二pH计设置在所述碱中和箱侧壁，所述第二pH计用来监测所述氢氧化钠溶液的pH值。

5.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述碱中和箱的进气口的上方横向并交错地固接有导气隔板,所述导气隔板的宽度小于所述碱中和箱的宽度，形成“Z”型通道。

6.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述紫外灯管安装在所述净化箱的内侧壁。

7.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述净化塔的底部设置加热装置。

8.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述活性炭无纺布层的孔径为0.2-1.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱的进风口都位于其左侧的下方，所述酸中和箱、所述碱中和箱、所述净化箱的出风口都位于其右侧的上方。

10.根据权利要求1所述的一种化学实验室废气净化系统，其特征在于：所述净化塔的进风口位于其左侧的下方，所述净化塔的出风口位于其上方。