【技术实现步骤摘要】
本技术涉及二氧化碳捕集，特别是一种基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置。
技术介绍
1、随着我国能源资源的不断开采利用，使得不可再生资源日益减少，废气中资源的回收逐渐得到关注。在废气的组成成分中，二氧化碳占有很大比例，如果能将二氧化碳分离回收储存，不仅能减缓温室效应，还可以利用收集的二氧化碳补给相关资源和能源。
2、尤其随着我国航天技术的不断发展，未来必将在太空环境或者其他天体上建立越来越多的生态仓。在生态仓中，二氧化碳的浓度必须得到控制。然而，不论是生活中航天员和动植物还是仓内的机械装置都会或多或少地产生二氧化碳；同时，二氧化碳在空间环境中也是一种珍稀资源，可以作气体肥料，甚至可以作为未来的航天推进剂之一。因此，二氧化碳的捕集回收十分必要。
3、目前二氧化碳的捕集方法有多种，主要分为物理、化学和生物方法。其中，物理方法主要是利用活性炭进行吸附，但是活性炭的最佳活化温度往往在500℃到800℃不等，吸附百分比在17.21％到27.3％不等，这就使得长时间高效吸附工作耗能较高且较危险。并且，吸附二氧化碳后的活性炭进行脱附也非常复杂，通常还需要进行高温加热或利用化学试剂进行反应才能脱附。
4、上述物理方法中也有利用溶液进行吸收的，主要是根据co2在溶液中的溶解度随压力改变来吸收或解吸。co2物理吸收法的吸收剂主要有水、甲醇、碳酸丙烯酯等溶液。这些方法大多在低温高压下进行，具有吸收气体量大、吸收剂再生不需要加热、不腐蚀设备等优点，解决了高温的问题，但需要有较高的压强。
5、传统化学吸
6、生物吸附方法主要是利用植物的光合作用固定二氧化碳。当植物体量较大时，有较为明显的作用，但是在诸如太空空间站等较为封闭的室内吸收二氧化碳的速度较慢，效果不明显。并且维护植物的生长也比较复杂，通常生物吸附方法作为辅助方法而不能主要依靠生物来吸附、脱附室内的二氧化碳。
技术实现思路
1、本技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，该基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置能将密闭空间人员等呼出的二氧化碳持续捕集进入二氧化碳储气罐，一方面减少了室内的二氧化碳含量，另一方面，有利于二氧化碳的再利用，如便于植物生存。
2、为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：
3、一种基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，包括捕集管、二氧化碳集气罐、抽气泵和二氧化碳浓度监测组件。
4、捕集管内从左至右依次同轴设置有风扇、空气干燥组件、上密封阀、二氧化碳捕集网和下密封阀；其中，上密封阀和下密封阀之间的捕集管内腔形成为二氧化碳吸脱附室。
5、二氧化碳吸脱附室具有集气口和排气口；其中，集气口与二氧化碳集气罐相连接，排气口与抽气泵相连接。
6、二氧化碳捕集网包括支撑环、销钉、固态胺和电热丝。
7、支撑环具有若干个，呈辐射状同心布设，且最外侧的支撑环与捕集管可拆卸连接；相邻两个支撑环之间形成环状凹槽。
8、每个环状凹槽内均沿周向均匀布设有若干个销钉，每个销钉的外周均套设有一个所述固态胺。
9、电热丝呈螺旋状，嵌设在支撑环的环状凹槽内。
10、二氧化碳浓度监测组件包括内二氧化碳浓度传感器和外二氧化碳浓度传感器；其中，内二氧化碳浓度传感器用于监测二氧化碳吸脱附室中的二氧化碳浓度；外二氧化碳浓度传感器用于监测捕集管所处空间的环境二氧化碳浓度。
11、每个固态胺均为正方体结构。
12、每个固态胺均同轴套设在对应销钉的中部，每个固态胺均与内侧或外侧的支撑环之间具有环状缝隙；电热丝嵌设在环状缝隙内。
13、抽气泵为双向抽气泵。
14、上密封阀和下密封阀均包括密封板、封堵板和封堵电机。
15、密封板外圈均与捕集管密封连接，密封板上设置有通气孔。
16、封堵板能在封堵电机的带动下，将密封板上的所有通气孔进行密封封堵。
17、密封板朝向封堵板的一侧设置有至少两块导向滑板，两块导向滑板均匀布设在封堵板外周，且与封堵板外壁面滑动配合。
18、封堵电机通过电机支架安装在捕集管内壁面上，封堵电机的输出轴末端安装所述封堵板。
19、通气孔为沿周向均匀布设的弧形孔。
20、空气干燥组件为填充有氧化钙粉末的空气干燥器。
21、捕集管的内径为161mm，外径为171mm，长度为600mm；二氧化碳吸脱附室的长度为240mm-250mm，二氧化碳捕集网的厚度为15mm-25mm。
22、本技术具有如下有益效果：
23、1、本申请基于固态聚乙烯亚胺(也称固态胺)对二氧化碳的吸附与分离进行了对吸附剂的设计，聚乙烯亚胺固体材料吸附二氧化碳的原理是基于分子间力的吸附作用，聚乙烯亚胺固体材料的表面拥有大量氨基和羧基等官能团，这些官能团在微观层面上会形成一定的空隙和孔道，这些空隙和孔道形成了一种分子筛状的结构。二氧化碳的分子大小适中，可以通过这些空隙和孔道进入分子筛结构，并与固体材料表面的分子筛结构发生分子间作用力。同时，聚乙烯亚胺具有高吸附能力、高选择性、可逆性强、耐热性强、可应用性强等优点。因而，本申请能用来满足空间站等密闭室内低浓度长时间捕集二氧化碳的需求，具有耗能较低，噪声较小，可长时间运行等优点。
24、2、本申请能解决室内二氧化碳的捕集，对于空间站、外星基地等密闭室内环境有很好的适应性，能将密闭空间人员等呼出的二氧化碳持续捕集进入二氧化碳储气罐，一方面减少了室内的二氧化碳含量，另一方面，有利于二氧化碳的再利用，如便于植物生存。
25、3、本申请易于加工，成本较低，便于放置，且耗能较低，噪声较小，可长时间运行。
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1.一种基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：包括捕集管、二氧化碳集气罐、抽气泵和二氧化碳浓度监测组件；
2.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：每个固态胺均为正方体结构。
3.根据权利要求1或2所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：每个固态胺均同轴套设在对应销钉的中部，每个固态胺均与内侧或外侧的支撑环之间具有环状缝隙；电热丝嵌设在环状缝隙内。
4.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：抽气泵为双向抽气泵。
5.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：上密封阀和下密封阀均包括密封板、封堵板和封堵电机；
6.根据权利要求5所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：密封板朝向封堵板的一侧设置有至少两块导向滑板，两块导向滑板均匀布设在封堵板外周，且与封堵板外壁面滑动配合。
7.根据权利要求5或6所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：
8.根据权利要求5所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：通气孔为沿周向均匀布设的弧形孔。
9.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：空气干燥组件为填充有氧化钙粉末的空气干燥器。
10.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：捕集管的内径为161mm，外径为171mm，长度为600mm；二氧化碳吸脱附室的长度为240mm-250mm，二氧化碳捕集网的厚度为15mm-25mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：包括捕集管、二氧化碳集气罐、抽气泵和二氧化碳浓度监测组件；
2.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：每个固态胺均为正方体结构。
3.根据权利要求1或2所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：每个固态胺均同轴套设在对应销钉的中部，每个固态胺均与内侧或外侧的支撑环之间具有环状缝隙；电热丝嵌设在环状缝隙内。
4.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：抽气泵为双向抽气泵。
5.根据权利要求1所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于：上密封阀和下密封阀均包括密封板、封堵板和封堵电机；
6.根据权利要求5所述的基于固态聚乙烯亚胺吸附的二氧化碳捕集装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周思引，王梓旭，孔志贤，马梁川，聂万胜，杨露，汪洲，李新洪，张治彬，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：新型
国别省市：
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