一种气体过滤装置及空气过滤系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及气体过滤技术领域，具体公开了一种气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层；所述石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯。本发明专利技术的气体过滤装置增强了对大气中污染物的过滤作用，并且还有效避免了二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体过滤
，特别是涉及一种气体过滤装置。此外，本专利技术还涉及一种空气过滤系统。
技术介绍
伴随着人类工业技术的发展，人类对自然的影响日益显著，大气污染物也逐渐增多。大气污染物大致可以分为两类：气溶胶类污染物和气体类污染物。其中，气溶胶类污染物包括各种盐类(如铵根、钾、钠、镁、钙等阳离子盐，硫酸根、硝酸根、氯离子、有机酸根等阴离子盐)，金属颗粒，沙尘，无机碳颗粒(如黑碳，高分子碳颗粒等)以及有机物(如挥发性有机化合物小液滴、多环芳烃类化合物小液滴等)；而气体类污染物则包括了氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、低级烷烃等挥发性有机化合物，以及卤化氢、硫化氢、氨、有机胺等。现有技术中，过滤空气多选用HEPA过滤网，HEPA过滤网由聚丙烯等高分子材料或玻璃纤维等无机材料制成，这种过滤网能够有效地截留气溶胶类污染物中的微粒，0.3微米以上的微粒物的去除率达到99.7％。但对于气体类污染物，HEPA过滤网的去除效果较差，这是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术旨在提供一种污染物去除效果更好的气体过滤装置。一方面，提供了一种气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层；所述石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯；所述官能化石墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基
化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的一种或多种。进一步地，上述的石墨烯自支撑层选自石墨烯材料粉体自支撑层和/或石墨烯材料气凝胶自支撑层。进一步地，上述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和巯基化石墨烯。进一步地，上述的气体过滤装置还包括设于石墨烯自支撑层两侧的助滤层。进一步地，上述的气体过滤装置还包括设于助滤层外侧的外包层。第二方面，还提供了一种气体过滤装置的制造方法，包括以下步骤：将石墨烯材料粉体置于助滤层之间，在0.15～0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。第三方面，还提供了另一种气体过滤装置的制造方法，包括以下步骤：将石墨烯材料气凝胶在0.15～0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。第四方面，还提供一种空气过滤系统，包括上述的气体过滤装置。进一步地，上述的空气过滤系统，还包括设置于所述气体过滤装置和所述空气过滤器的出风口之间的紫外线装置。专利技术人经过分析发现，现有技术中的过滤材料，例如HEPA过滤网，不但对于气体类污染物的去除效果较差，而且容易引起二次污染。HEPA过滤网对于气溶胶类污染物中的颗粒物的截留效果好，但这些颗粒物的表面往往吸附了大量PAHs(多环芳烃类化合物)等半挥发性化合物以及VOCs(挥发性有机化合物)，当颗粒物被截留在HEPA过滤网上后，PAHs及VOCs等又从颗粒物上挥发释放，以气体的方式随新风穿过HEPA过滤网，从而二次污染了已过滤的气体。上述技术方案中的气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层，一方面，增强了对大气中污染物的过滤作用，另一方面，有效避免了二次污染。具体来说：石墨烯材料是一种二维材料，比表面积大，对自由基具有良好的亲和性，因此本身具有较好的吸附性，能够有效吸附大气污染物中的气体类污染物。例如对于PAHs，由于石墨烯材料每个碳都提供一个Pz轨道，和电子参与形成石墨烯表面的大π键，整个石墨烯的表面可以被认为是由大π键所覆盖着的，PAHs表面也具有大π键体系，这使PAHs与石墨烯相接触时，两个体系的π键会有所重叠，从而使石墨烯与PAHs间形成强π-π相互作用力，进而石墨烯材料对于PAHs的吸附牢固，不易发生脱离。由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层具有一定的自支撑能力的透气结构层，其内部存在类似HEPA过滤网的结构，可以确保空气顺利流通，同时还能过滤气溶胶类污染物。对于大尺寸的颗粒物产生拦截作用；对于较小尺寸的颗粒物，颗粒物进入石墨烯自支撑层的结构内部，并在其中流动时受到不同的气流的干扰，最终失去动能停留在石墨烯自支撑层中；对于更小尺寸的颗粒物，石墨烯自支撑层存在一定的吸附力从而将其吸附。石墨烯材料中的官能化石墨烯可以对特定的化合物具有更为牢固的吸附效果，这是因为官能化石墨烯上的官能团具有指向性，能够与一些特定结构的化学物种形成化学键(离子键、共价键或次级键)，从而使该类特定结构的化学物种形成化学吸附，相对于传统的物理吸附，化学吸附的吸附强度更高，也亦具有更强的针对性。因此，上述技术方案中的气体过滤装置能够同时吸附大气污染物中的气体类污染物和气溶胶类污染物，并且吸附作用牢固，不易脱落。多种石墨烯材料的组合可以根据大气污染物成分的不同进行针对性搭配，使得过滤效果进一步增强。所以说，上述技术方案的气体过滤装置一方面较好的增强了对大气中污染物的过滤效果，另一方面也有效吸附气溶胶类污染物上的PAHs等半挥发性化合物以及VOCs，进而避免二次污染。附图说明图1为本专利技术所提供气体过滤装置的其中一个具体实施方式的结构示意图。图2为本专利技术的气体污染物的检测装置的一个具体实施方式的结构示意图。图3为本专利技术的颗粒物检测装置的一个具体实施方式的结构示意图。附图标记说明：图1中：石墨烯自支撑层1；助滤层2；外包层3。图2和图3中：气体过滤装置b1，b3；空气测试仪b2；U型吸收管b4；吸收溶剂b5；氧化铝筛板b6，空气采样泵b7。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。专利技术人经过分析发现，现有技术中的过滤材料，例如HEPA过滤网，不但对于气体类污染物的去除效果较差，而且容易引起二次污染。HEPA过滤网对于气溶胶类污染物中的颗粒物的截留效果好，但这些颗粒物的表面往往吸附了大量PAHs(多环芳烃类化合物)等半挥发性化合物以及VOCs(挥发性有机化合物)，当颗粒物被截留在HEPA过滤网上后，PAHs及VOCs等又从颗粒物上挥发释放，以气体的方式随新风穿过HEPA过滤网，从而二次污染了已过滤的气体。因此，在本专利技术的一个具体的实施方式中，首先提供一种气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层1；石墨烯材料包
括石墨烯和/或官能化石墨烯；官能化石墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的一种或多种。上述的石墨烯自支撑层1系指在具有一定自支撑能力，在没有外力支撑时也能保持特定结构的石墨烯层。石墨烯自支撑层1可以通过石墨烯材料在一定压力下进行延压制得。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体过滤装置，其特征在于，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层；所述石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯；所述官能化石墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种气体过滤装置，其特征在于，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层；所述石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯；所述官能化石墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的一种或多种。2.如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于，所述石墨烯自支撑层选自石墨烯材料粉体自支撑层和/或石墨烯材料气凝胶自支撑层。3.如权利要求1或2所述的气体过滤装置，其特征在于，所述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和巯基化石墨烯。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：张麟德，
申请(专利权)人：张麟德，
类型：发明
国别省市：广东;44