專利名稱：一種用于吸收廢氣中霧滴和voc的功能模塊的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，屬于材料制備和環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國長三角、珠三角和京津冀個片區(qū)的灰霾污染日趨嚴(yán)重，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了民眾的身體健康和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。2012年底一個月內(nèi)5次襲擊北京市和河北大部的極重灰霾污染對我國大氣環(huán)境保護領(lǐng)域敲響了警鐘。而在相關(guān)的灰霾追因溯源的研究過程中人們發(fā)現(xiàn)，餐飲導(dǎo)致的有機氣凝膠在灰霾污染中的貢獻驟然凸顯，這給餐飲尾氣處理提出了迫切的技術(shù)要求。而最近的研究發(fā)現(xiàn)，餐飲業(yè)和裝修等生活面源排放的VOC在總VOC排放中所占比例接近20%,同時由于此類排放和人居密度關(guān)系密切，排放時間相對集中，已經(jīng)成為當(dāng)前城市局部空氣重度污染公認(rèn)的元兇之一。具有中國特色的食品烹調(diào)方式大量使用煎、炒、炸等工藝，導(dǎo)致所排放的廢氣中大量含有油水混合物構(gòu)成的霧滴，這些霧滴含有近兩百種有機物，很多有機成分分子較大，難以通過催化氧化的方法來去除，目前也有一些通過紫外、臭氧等方法加以去除的深度氧化工藝，但很多分子較大的有機物很難徹底氧化為二氧化碳和水，其產(chǎn)生的部分氧化產(chǎn)物甚至具有等大的毒性和致霾活性，因此催化氧化去除的方法并不太適合于餐飲廢氣中液滴的去除。而普通的采用折流法的抽油煙機難以完全消除所排放的油煙，因此需要一種簡便有效的技術(shù)方案來凈化經(jīng)抽油煙機處理后的餐飲廢氣。此外，由于餐飲業(yè)的廢氣排放往往沒有風(fēng)機輔助，因此該凈化模塊必須壓降很低，因此常見的固定床吸附法由于壓降太大而無法采用，而流化床吸附法雖然床層壓降不高，但下層的氣體分布板壓降較大，而且一般需要在流化床后安裝旋風(fēng)分離器，以去除因破碎而逃逸的吸附劑顆粒，這對于餐飲廢氣處理的場合往往是不能接受的。綜上所述，目前我國亟需一種氣阻小、通量大、能夠有效去除餐飲業(yè)廢氣中的霧滴和VOC的技術(shù)方案，這對于從源頭抑制餐飲業(yè)對大氣灰霾污染的貢獻至關(guān)重要。本研究團隊曾利用蜂窩狀多孔材料通過涂覆硅藻土或活性炭等多孔材料制備了用于捕收氣流中霧滴和VOC的功能模塊，獲得良好的去除效果，然而經(jīng)過進一步的數(shù)值模擬、研究和試驗，我們開發(fā)了一種具有更低壓降和更高液滴去除吸附效率的折流板裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過一種簡單的方法獲得具有低氣阻、高通量的高效除去霧滴和VOC的模塊。該模塊結(jié)構(gòu)緊湊、制作方法簡單、壓降較低，對于餐飲廢氣中的霧滴和氣溶膠粒子都具有一定的捕捉能力。本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:采用截面是正六邊形的紙蜂窩板為基體，單層紙蜂窩的高度是截面的正六邊形邊長的I 10倍，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，豎直擋板的高度是隔板層正六邊形邊長的0.1 0.9倍，紙蜂窩正六邊形的邊長為4mm 200mm，再將紙蜂窩模塊浸潰在含有吸收劑粉末的漿料中，取出后經(jīng)烘干便得到用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊；所述方法中的吸收劑粉末為硅藻土、活性炭粉末、活性焦粉末、短切碳纖維、短切活性炭纖維、短切玻璃纖維、活性氧化鋁粉、分子篩原粉、沸石粉、膨脹蛭石粉、蒙脫土粉和水滑石粉當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中用于負(fù)載吸收劑粉末的漿料的固含量為lwt% 50wt%;所述方法中用于負(fù)載吸收劑粉末的漿料中含有粘附劑，用于將吸附劑粘附在紙蜂窩層和隔板層上，粘附劑是糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇(分子量1000 2.5萬)和聚乙烯醇(分子量2.5萬 30萬)當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物，粘附劑在漿料中的質(zhì)量濃度為0.lwt% 5wt%。由于在紙蜂窩的相鄰隔板層的不同位置開孔，并在開孔處設(shè)置豎直擋板，可以迫使含有霧滴的氣流將在多層紙蜂窩的孔道內(nèi)渦旋和折流通過，大大提高了霧滴蜂窩層內(nèi)壁和隔板層吸收捕捉的概率，此外由于蜂窩層內(nèi)壁和隔板層表面都負(fù)載有吸附劑，這也大大提高了模塊對VOC和霧滴的吸收能力，當(dāng)氣流中霧滴較多時可選擇硅藻土、短切碳纖維、短切玻璃纖維、活性氧化鋁粉、分子篩原粉、沸石粉、膨脹蛭石粉、蒙脫土粉和水滑石粉等吸油值較高的粉體作為功能模塊的吸收劑，這樣可以較多的吸收餐飲廢氣中含油水混合物的霧滴；當(dāng)廢氣中VOC較高時，可選擇活性炭粉末、活性焦粉末或短切活性炭纖維為吸附劑，這樣可有效吸附廢氣中的V0C。一般情況可以先安置幾層以硅藻土、短切碳纖維、短切玻璃纖維、活性氧化鋁粉、分子篩原粉、沸石粉、膨脹蛭石粉、蒙脫土粉和水滑石粉等粉體為吸附劑的紙蜂窩層，首先將氣流中的霧滴完全去除，然后再安置幾層以活性炭粉末、活性焦粉末或短切活性炭纖維為吸附劑的紙蜂窩層，對氣流中殘余的VOC進行脫除，這樣安置可以充分發(fā)揮活性炭、活性焦等吸附劑對VOC的吸附性能，并避免它們被含粘稠油水混合的霧滴所覆蓋并堵孔。


本發(fā)明的除塵模塊可由說明書圖1、圖2、圖3、圖4和圖5表示。在圖1、圖2、圖3和圖5中:1代表隔板層；2代表蜂窩層；3代表含有霧滴和VOC的氣流；4代表經(jīng)過凈化后的氣流；5代表豎直擋板。圖1畫出了兩層隔板層和兩層蜂窩層解離開后的斜視圖，而實際模塊是許多隔板層和蜂窩層相間粘結(jié)而成的，而且實際模塊的層數(shù)可以根據(jù)任意選擇。圖2是除塵模塊的頂視圖，畫出了相鄰兩個隔板層。圖3是沿圖2的A— A方向的剖面圖，圖中畫出了 6層蜂窩層和6層隔板層構(gòu)成的模塊的情況，并畫出了模塊內(nèi)的氣體的流線。附圖1、2、3、4、5用于對本技術(shù)方案進行直觀闡釋，但并不對本技術(shù)方案中紙蜂窩模塊的外形和層數(shù)構(gòu)成限制，本技術(shù)方案中蜂窩層和隔板層的外形可根據(jù)實際煙道截面的需要選擇圓形、橢圓、梨形、三角形、方形和多邊形，而且其層數(shù)可以任意選擇。圖4給出了一個正六邊形流道內(nèi)隔板層的開孔樣式和豎直隔板形狀。圖5給出了在一個正六邊形氣流通道內(nèi)，將反復(fù)交替的蜂窩層和隔板層解離后的斜視圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，其具體技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:采用截面是正六邊形的紙蜂窩板為基體，單層紙蜂窩的高度是截面的正六邊形邊長的I 10倍，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，豎直擋板的高度是隔板層正六邊形邊長的0.1 0.9倍，紙蜂窩正六邊形的邊長為4_ 200_，再將紙蜂窩模塊浸潰在含有吸收劑粉末的漿料中，取出后經(jīng)烘干便得到用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊；所述方法中的吸收劑粉末為硅藻土、活性炭粉末、活性焦粉末、短切碳纖維、短切活性炭纖維、短切玻璃纖維、活性氧化鋁粉、分子篩原粉、沸石粉、膨脹蛭石粉、蒙脫土粉和水滑石粉當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物；所述方法中用于負(fù)載吸收劑粉末的漿料的固含量為lwt% 50wt% ;所述方法中用于負(fù)載吸收劑粉末的漿料中含有粘附劑，用于將吸附劑粘附在紙蜂窩層和隔板層上，粘附劑是糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇(分子量1000 2.5萬)和聚乙烯醇(分子量2.5萬 30萬)當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物，粘附劑在漿料中的質(zhì)量濃度為 0.lwt% 5wt%0下面舉出幾個具體實施例，以進一步理解本發(fā)明:實施例1:取10塊直徑為200mm的圓形紙蜂窩板(分別含有10層蜂窩層和10層隔板層),每層紙蜂窩板的厚度為40mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為4mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為0.8mm,并將8層紙蜂窩板浸潰在含有30%硅藻土和0.1%聚乙烯醇(MW30萬)的漿料中，取出后烘干，而另外2層紙蜂窩則浸潰在含有10%活性炭粉末和0.5%糊化淀粉的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載硅藻土的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載活性炭的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。實施例2:取20塊尺寸為300mmX 300mm的正方形紙蜂窩板(分別含有20層蜂窩層和20層隔板層)，每層紙蜂窩板的厚度為100mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為10mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為9_，并將10層紙蜂窩板浸潰在含有50%膨脹蛭石粉和5%聚乙二醇(MW1000)的漿料中，取出后烘干，而另外10層紙蜂窩則浸潰在含有1%活性焦粉末和0.1%甲基纖維素的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載蛭石粉的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載活性焦的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。實施例3:取30塊直徑為IOOOmm的紙蜂窩板(分別含有30層蜂窩層和30層隔板層)，每層紙蜂窩板的厚度為300mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為200mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為20mm，并將22層紙蜂窩板浸潰在含有40%活性氧化鋁粉和2%聚乙烯醇(MW2.5萬)的漿料中，取出后烘干，而另外8層紙蜂窩則浸潰在含有20%短切活性炭纖維和0.1%陽離子醚化淀粉的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載活性氧化鋁的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載短切活性炭纖維的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。實施例4:取15塊尺寸為100mmX200mm的長方形紙蜂窩板(分別含有15層蜂窩層和15層隔板層)，每層紙蜂窩板的厚度為20mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為6mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為12_并將10層紙蜂窩板浸潰在含有40%分子篩原粉和0.2%聚乙二醇(MW25000)的漿料中，取出后烘干，而另外5層紙蜂窩則浸潰在含有10%活性炭粉末和0.5%羧甲基纖維素鈉的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載分子篩原粉的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載活性炭的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。實施例5:取20塊尺寸為400mmX 200mm的長方形紙蜂窩板(分別含有20層蜂窩層和20層隔板層)，每層紙蜂窩板的厚度為20mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為8mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為8_，并將10層紙蜂窩板浸潰在含有20%沸石粉末和1%糊化淀粉的漿料中，取出后烘干，而另外10層紙蜂窩則浸潰在含有20%活性炭粉末和0.8%聚乙烯醇(麗10000)的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載沸石粉末的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載活性炭的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。實施例6:取15塊直徑為300_的長方形紙蜂窩板(分別含有15層蜂窩層和15層隔板層)，每層紙蜂窩板的厚度為30mm，蜂窩層截面的正六邊形的邊長為6mm，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，擋板高度為12mm并將10層紙蜂窩板浸潰在含有20%蒙脫土粉和0.2%聚乙烯醇(MW8000)的漿料中，取出后烘干，而另外5層紙蜂窩則浸潰在含有20%活性焦粉末和0.5%聚乙烯醇(MW8000)的漿料中，取出后烘干，將負(fù)載蒙脫土粉的紙蜂窩層安置在前，而將負(fù)載活性焦粉末的紙蜂窩安置在后，便獲得了可有效去除廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。
權(quán)利要求
1.一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，其特征在于本方法是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的:采用截面是正六邊形的紙蜂窩板為基體，單層紙蜂窩的高度是紙蜂窩截面的正六邊形邊長的I 10倍，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和正六邊形輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，豎直擋板的高度是紙蜂窩截面正六邊形邊長的0.1 0.9倍，紙蜂窩截面正六邊形的邊長為4mm 200mm，再將紙蜂窩板基體浸潰在含有吸收劑粉末的漿料中，取出后經(jīng)烘干便得到用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，其特征在于:模塊上的吸收劑粉末為硅藻土、活性炭粉末、活性焦粉末、短切碳纖維、短切活性炭纖維、短切玻璃纖維、活性氧化鋁粉、分子篩原粉、沸石粉、膨脹蛭石粉、蒙脫土粉和水滑石粉當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，其特征在于:用于負(fù)載吸收劑粉末的衆(zhòng)料的固含量為lwt% 50wt%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，其特征在于:用于負(fù)載吸收劑粉末的漿料中含有粘附劑，用于將吸附劑粘附在紙蜂窩層和隔板層上，粘附劑是糊化淀粉、陽離子醚化淀粉、羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、聚乙二醇(分子量1000 2.5萬)和聚乙烯醇(分子量2.5萬 30萬)當(dāng)中的一種或任意幾種的混合物，粘附劑在漿料中的質(zhì)量濃度為0.lwt% 5wt%。
全文摘要
一種用于吸收廢氣中霧滴和VOC的功能模塊的制備方法，屬于材料制備和環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。該方法是采用紙蜂窩為基材，在相鄰的隔板層的不同位置沿中線和隔板層輪廓打孔，并在中線處設(shè)置豎直擋板，再將紙蜂窩模塊浸漬在含有吸收劑粉末的漿料中，取出后經(jīng)烘干便得到用于吸收廢氣中霧滴的功能模塊，氣流在該模塊中折流和渦旋通過，其中的霧滴將被紙蜂窩內(nèi)壁和隔板層表面的吸收劑所捕捉，從而使該模塊可以在壓降較低的情況下高效去除氣流中的霧滴，比較適應(yīng)用于餐飲廢氣的凈化處理。
文檔編號B01D53/04GK103170190SQ20131008844
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者劉海弟, 徐俊波, 溫浩, 李偉曼, 黃億蘋, 陳運法 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所