一种石墨烯吸附海绵及装置制造方法及图纸

本发明专利技术克服现有吸油技术吸附效能低，大多不易回收利用的不足，提供了一种消除气体中油污的技术方案。该方案由石墨烯海绵筒和进气支架组成，石墨烯海绵筒所使用的填料为吸油的石墨烯海绵，筒壁为工业羊毛毡，内部使用石墨烯海绵或石墨烯海绵复合物，通过是填料升温的方式来实石墨烯海绵或者石墨烯海绵复合物和吸附物质的分离再利用。

A kind of graphene adsorbent sponge and its device

The invention overcomes the shortcomings of the existing oil absorption technology that the adsorption efficiency is low and most of which are not easy to recycle, and provides a technical proposal to eliminate the oil pollution in the gas. The scheme is made up of a graphene sponge tube and an inlet support. The filler of the graphene sponge is a graphene sponge with an oil absorption, the wall of the cylinder is the industrial wool felt, the graphene sponge or the graphene sponge complex is used inside, and the graphene sponge or graphene sponge complex and adsorbate are made by the way of heating up. The separation and reuse of the quality.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯吸附海绵及装置
本专利技术属于污染物控制领域，特别是属于大气污染控制

技术介绍
挥发性的有机物和各种油类物质的气体形式会造成对大气造成严重的污染，比如汽车排出的不可充分燃烧的尾气对大气层及车厢的空气污染非常严重，通常我们来去除这两种污染物质的主要手段是化学吸附和物理吸附以及冷凝回收法三种技术。冷凝回收法：把有机废气直接导入冷凝器经吸附、吸收、解板、分离，可回收有价值的有机物，该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于化工行业。对于物理吸附，通常我们使用活性炭嘴吸附剂，活性炭虽然吸附能力强但存在二次利用难度大的问题，因为我们如果想使用热风吹脱的方法容易使活性炭着火，况且我们使用这种方法先要获得热风，本身对能源的需求量比较大，使得能源的利用率比较低。对于化学吸附法，指的是催化净化法，同样需要外部的能源将催化反应床等反应器内的污染物加热到适宜的反应温度，同样带来了能量使用率低的问题。石墨烯是一种新型的二维蜂窝状的新型材料。是目前所知的最薄且具备较大强度的超强导电能力的材料，而且具备极强的导电能力，并且具备较高的硬度和良好延展性能（Geim，A.K.science2009,324,1530-4）。吴英鹏等人用醇置换的方法制备出一种亲油并具备有多空结构的石墨烯材料。具备多空结构的该石墨烯材料被命名为石墨烯海绵，石墨烯海绵具备孔道结构丰富，孔径易于控制，比表面积高的特点，使它对油类的吸附功能很强（naturecommunications6-6141）。所制得的石墨烯海绵能够吸附到最高自身190倍重量的油类等物质。当前工业中大量使用的吸油材料为吸油毡，也叫工业羊毛。目前制备得到的氧化石墨烯的工艺十分完善，这为我们大规模制备石墨烯海绵提供了可能。石墨烯海绵的着火点比较高，而且具备超强的吸油能力。对于石墨烯海绵本身而言它兼具超强吸油能力而且导电性能较好两个优点，可以通过通入电流加热使得石墨烯泡沫中的被吸附的物质被吸附剂作用为再生物质或者将催化剂活化，具有节能和高效以及可回收利用的优点。将石墨烯海绵应用到油污净化领域是一个全新的方向。
技术实现思路
1．本专利技术克服现有吸油技术吸附效能低，大多不易回收利用的不足，提供了一种消除工业废气油污、生活油污气体或者汽车尾气的净化技术。2．反应装置由石墨烯海绵筒和进气支架组成，石墨烯海绵筒所使用的填料为吸油的石墨烯海绵，筒壁为工业羊毛毡，内部使用石墨烯海绵或石墨烯海绵复合物，通过是填料升温的方式来实石墨烯海绵或者石墨烯海绵复合物和吸附物质的分离再利用。3．石墨烯海绵制备的原始材料为大于100目的鳞片状石墨粉。4．反应装置制备步骤过程如下：（1）石墨烯海绵的制备：采用醇置换法来制备性能优越的石墨烯海绵。优选1000目的鳞片状石墨，通过改进的Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨经超声剥离得到氧化石墨烯溶液。后以乙二醇来置换石墨烯溶液中的水，制备得到浓度为1-15mg/ml氧化石墨烯的乙二醇分散液，此步骤确保乙二醇分散液中无水的存在。之后将溶液置于内衬有聚四氟乙烯的反应釜中与180℃作用24h，再用水将反应后的乙醇置换出来，冷冻干燥后在保护气体下经350℃煅烧即可的石墨烯海绵。（2）将两层工业羊毛和石墨烯海绵或者负载有高效催化剂的新型石墨烯海绵复合物制成三明治状的材料，其中上下两层为工业羊毛，夹层为石墨烯泡沫或者负载有高效催化剂的新型石墨烯海绵复合物。后将一定数量的有电源的电机置于反应器内部，再将所制得的材料卷起按照既定的规格并固定制成石墨烯泡沫筒。在我们的反应器前段连接有引导空气进入的动力装置。5.该装置的工作步骤及原理如下:（1）本装置可以通过化学吸附和物理吸附两个过程来使油污气体或者空气得到净化。在工作的环节，先保持电极处于断开状态，但反应器处于室温状态下，通过气体的涌入动力装置将油污气体或者污染物气体导入到反应器中，使得气体能够通过石墨烯海绵筒的筒壁，待吸附饱和以后，将通过石墨烯海绵筒壁的气体排到室外，或者其它的装置。（2）回收利用的步骤是首先对石墨烯海绵筒壁内的污染物进行机械去除，被吸附的物质是通电电极，使得内部升温，达到适宜的温度后实现石墨烯海绵或者石墨烯海绵复合物的再生利用。在化学吸附的过程中，将电极通电后，能够有效地是石墨烯海绵或者负载有高效催化剂的新型石墨烯海绵复合物的温度得到提升，实现了催化剂的活化或者油污与石墨烯海绵或者石墨烯海绵复合物的有效分离，后在实现反应装置的回收再利用。本专利技术和现有技术相比具有以下优异的效果：（1）石墨烯海绵的吸附量能够达到其自身重量的190倍。重复使用率能超过350次（350次后任可使用，但是效能会低于80%）。（2）石墨烯海绵负载的活性成分很广泛，可以是氧化锡、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、铂、金、铜、氧化铜、镉、氧化铬、硫化镉、锆、锡钛、硫化金属的一种或者几种组合。（3）可处理的污染物种类很多，挥发性的有机污染物和油气主要指指醇类、酮类、酚类、醛类、酯类、胺类、芳香类物质、油污有机废气、树脂有机废气、漆雾有机废气、苯乙烯有机废气、添加剂有机废气等物质。（4）再利用是使用的能源装置比较容易获得，电源即为220V交流电电源。附图说明图1反应装置图。图2石墨烯海绵筒。图3为空气进化流程图。具体实施方式实施例1采用醇置换法来制备性能优越的石墨烯海绵。优选1000目的鳞片状石墨，通过改进的Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨经超声剥离得到氧化石墨烯溶液。后以乙二醇来置换石墨烯溶液中的水，制备得到浓度为1.5mg/ml氧化石墨烯的乙二醇分散液，此步骤确保乙二醇分散液中无水的存在。之后将溶液置于内衬有聚四氟乙烯的反应釜中与180℃作用24h，再用水将反应后的乙醇置换出来，冷冻干燥后经350℃煅烧即可的石墨烯海绵。实施例2反应过程如图3所示。反应器的主要过滤装置主要由石墨烯海绵组成，石墨烯海绵或者石墨烯海绵复合物作为吸附剂。石墨烯海绵的孔径可以达到10-600μm，内孔的孔径是由石墨烯泡沫的制备原材料和反应条件共同决定，一般情况下可以控制在5-300μm，比表面积可以达到1200m2/g_1导电能力可以达到0.87Scm_1。整个反应装置的体积为1000ml。空气的污染物为厨房的食用油油污，浓度约为280㎎/m3。空气的涌入动力装置将气体以3L/min的速度通入到反应器中，待反应0.5h后，通过石墨烯泡沫壁的空气浓度小于0.5mg/m3。将反应器的末端通入高温焚烧炉或者接到室外，达到空气净化的目的，后从石墨烯海绵筒内部将节流的油污去除，并将电极通电，是的石墨烯泡沫升温达到160℃，20min后基可以将该石墨烯海绵筒循环使用。实施例3反应过程如图3所示。反应器的主要过滤装置主要由石墨烯海绵负载氧化锌组成，石墨烯海绵负载有氧化锌的复合催化剂作为吸附剂。石墨烯海绵的孔径可以达到300-400μm，内孔的孔径是由石墨烯海绵的制备原材料和反应条件共同决定，一般情况下可以控制在50-100μm，比表面积可以达到1080m2/g_1导电能力可以达到0.67Scm_1。整个反应装置的体积为1000ml。空气的污染物为装修中甲醛气体，浓度约为130㎎/m3。空气的涌入动力装置将气体以3L/min的速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种净化生活中油污气体和部分挥发性的有机物气体的方法，具有以下几个必要特征：步骤一：油污气体和特殊挥发性的有机物气体被气体涌入装置通入反应器中，与石墨烯海绵筒充分接触而实现气体的净化，反应器中的石墨烯海绵筒为石墨烯泡沫或者负载有高效催化剂的石墨烯海绵与工业羊毛毡所制备的筒状物；步骤二：通过向对石墨烯海绵筒内壁的清理以及通电加热实现使石墨烯海绵筒循环利用。

【技术特征摘要】
1.一种净化生活中油污气体和部分挥发性的有机物气体的方法，具有以下几个必要特征：步骤一：油污气体和特殊挥发性的有机物气体被气体涌入装置通入反应器中，与石墨烯海绵筒充分接触而实现气体的净化，反应器中的石墨烯海绵筒为石墨烯泡沫或者负载有高效催化剂的石墨烯海绵与工业羊毛毡所制备的筒状物；步骤二：通过向对石墨烯海绵筒内壁的清理以及通电加热实现使石墨烯海绵筒循环利用。2.根据权利要求1所述的油气分离装置基本载体为石墨烯海绵筒，其构成特征在于，所述基于石墨烯海绵材料制备的油气分离滤芯由进气支架和石墨烯海绵圆筒共同组成；该方案具备以下几个不可或缺的基本特征：（1）石墨烯海绵的制备：采用醇置换法来制备性能优越的石墨烯海绵；优选1000目的鳞片状石墨，通过改进的Hummers法制备得到氧化石墨，将氧化石墨经超声剥离得到氧化石墨烯溶液；后以乙二醇来置换石墨烯溶液中的水，制备得到浓度为1-15mg/ml氧化石墨烯的乙二醇分散液，此步骤确保乙二醇分散液中无水的存在；之后将溶液置于内衬有聚四氟乙烯的反应釜中与180℃作用24h，再用丙酮和水将反应后的乙醇逐渐缓慢地置换出来，冷冻干燥后在氮气氛围下经350℃煅烧即可的石墨烯海绵；（2）吸油层的选取：石墨烯海绵圆筒填料为工业羊毛毡和石墨烯海绵填充物，或者是负载了多种催化剂的的石墨烯基物质，两种物质都能够吸附油状污染物；（3）将吸油层...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪永彬，刘遵峰，陈学成，房少立，雷伊鲍曼，董超，何理，
申请(专利权)人：江南石墨烯研究院，常州碳宇纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32