一种基于柿单宁的VOCs气体吸附装置

技术领域

本发明涉及气体吸附装置领域，尤其是涉及一种基于柿单宁的VOCs气体吸附装置。

背景技术

针对室内VOCs气体的去除，目前主要是使用吸附装置进行治理，其中VOCs气体吸附装置最为广泛使用的吸附组件为活性炭，其吸附原理为活性炭的内外表面分布的大量碳原子组成超强能力的吸附性结构。活性炭吸附速度快、吸附容量大、表面积大、微孔丰富等优点，在VOCs治理的过程中起到很大的作用。但活性炭吸附剂也存在一定的缺点：吸附为物理表面吸附，吸附VOCs气体后会比较容易产生脱附现象，存在二次污染。因此急需研发一种吸附效果稳定的吸附装置。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种吸附效果稳定、不易产生二次污染的基于柿单宁的VOCs气体吸附装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于柿单宁的VOCs气体吸附装置，包括机架，所述机架设有进气口和排气口，所述进气口位于所述机架的顶部，所述排气口位于所述机架的中部；所述进气口处安装有用于吸入未经过滤气体的循环风机，所述循环风机的下方设有吸附组件，所述吸附组件包括位于所述排气口上方的过滤基底以及涂覆在所述过滤基底表面的柿单宁；所述排气口的下方还设有电控柜。

通过将传统VOCs气体吸附装置与柿单宁吸附组件相结合，空气透过柿单宁吸附组件时，VOCs气体与过滤基底中的柿单宁结合，已实现循环脱除空气中的VOCs气体效果，而且吸附效果和吸附速度均好于活性炭，被吸附的VOCs气体不易脱离，不会产生二次污染。

进一步的技术方案中，所述电控柜内设有相互电连接的电控模组和电源模组，所述电控模组与所述循环风机电连接。

进一步的技术方案中，所述电控模组包括电控模块和用于检测空气中VOCs气体的检测模块。

进一步的技术方案中，所述电源模组包括若干个并列设置的电池单体。

进一步的技术方案中，所述排气口开设在所述机架的侧壁处。

进一步的技术方案中，所述过滤基底为多孔滤纸或无纺布。

进一步的技术方案中，还包括框架，所述吸附组件安装与所述框架内，所述框架与所述机架可拆卸连接。

与市售活性炭相比，使用改性柿单宁组件吸附量和吸附速度远远大于活性炭，具有明显的优势；同时吸附效果稳定，不会产生二次污染。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供的吸附装置采用了柿单宁吸附组件，与传统的活性炭吸附法相比，活性炭吸附法基于范德华力，属于物理吸附，虽然本发明原理也是物理吸附，但吸附作用力是基于氢键，甲醛、氨气和芳烃挥发物气体的吸附速度和吸附容量远高于活性炭吸附；而且吸附效果稳定，不易产生二次污染。

附图说明

图1是本发明与活性炭吸附装置的吸附甲醛性能对比；

图2是本发明与活性炭吸附装置的吸附氨气性能对比；

图3是本发明与活性炭吸附装置的吸附甲苯性能对比；

图4是本发明整体结构示意图。

具体实施方式

以下仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

目前市面上的VOCs气体吸附装置采用活性炭作为吸附剂，利用活性炭作为吸附剂，一是因为其来源简单，成本较低；二是因为活性炭比表面积足够大，吸附位点较多，可以有效吸附空气中的VOCs气体分子。然而VOCs气体分子与活性炭的结合不发生化学反应，属于物理吸附，是由分子间的吸力所引起的吸附，因此结合力较弱，吸附热较小，吸附和脱吸的速度都比较快。即物理吸附在一定程度上是可逆的，故被吸附物质也较容易解吸出来。这对室内VOCs气体的去除有一定的限制。

为了解决现有技术上的不足，如图4所示，本发明公开一种基于柿单宁的VOCs气体吸附装置，包括机架1，所述机架1设有进气口11和排气口12，所述进气口11位于所述机架1的顶部，所述排气口12位于所述机架1中部的侧壁处；所述进气口11处安装有用于吸入未经过滤气体的循环风机2，所述循环风机2的下方设有吸附组件3，所述吸附组件3包括位于所述排气口12上方的过滤基底以及涂覆在所述过滤基底表面的柿单宁。

吸附装置运行时，未经过滤的空气在进气口11处的循环风机2的作用下被吸入到吸附装置的机架1内部，穿透过吸附组件3后才能从排气口12出排出。在透过吸附组件3时，过滤基底上的柿单宁存在丰富的酚羟基，易于发生螯合、氢键缔合等反应，对许多物质具有很强的亲和性。富电子基气体如甲醛、氨气上的O、N能提供孤对电子、芳烃上存在大π键，这些电子可以和酚羟基上的H原子形成氢键。由于氢键的结合能氢键键能大多在25-40kJ/mol之间，而范德华力结合能2-5kJ/mol。吸附性能与结合能按自然常数的指数增长，因此以氢键为作用力的吸附效果远大于以范德华力为基础的物理吸附。利用此特性，含有柿单宁的吸附组件3可有效地吸附甲醛、芳烃挥发物、氨气等富电子基气体。

所述排气口12的下方还设有电控柜4，所述电控柜4内设有相互电连接的电控模组41和电源模组42，所述电控模组41与所述循环风机2电连接；所述电控模组41包括电控模块和用于检测空气中VOCs气体的检测模块；所述电源模组42包括若干个并列设置的电池单体。

吸附组件3的制备有两种方法：

方法1、在市面上采购柿单宁，将柿单宁溶解成糊状物，以多孔过滤基底或无纺布等为基底，经化学处理、烘干、加电处理。将柿单宁糊状物均匀涂抹在多孔过滤基底或无纺布上，真空烘干。将处理过的多孔滤纸或无纺布折叠，加上框架制作成特定的吸附模块。

方法2：以柿子为例，描述气体吸附剂的制作过程。将柿子破碎，采用酸或碱对柿子破碎物进行化学处理，离心分离收集柿子渣，将柿子渣烘干，用多孔材料如纱布、无纺布或多孔滤纸等将烘干后的渣包覆好，加上框架制作成吸附组件3，用于VOCs气体吸附。

分别将采用柿单宁吸附组件3和活性炭吸附组件3的吸附装置进行VOCs吸附测试实验，如图1所示，对甲醛进行吸附时，采用活性炭吸附组件3的吸附装置，约28h已经达到饱和吸附量，吸附饱和度低于50mg/g；同比之下柿单宁吸附组件3约至192h才达到饱和，而且吸附的饱和度高达640mg/g；可见对甲醛的吸附持续时间和吸附饱和度方面，本发明都具有绝对的优势。

如图2所示，对氨气进行吸附时，采用活性炭吸附组件3在60小时处接近饱和，但是吸附速度慢，而且饱和度低于50mg/g；柿单宁吸附组件3在48h处已经接近饱和，吸附速度快，而且吸附饱和度约为400mg/g。

如图3所示，对甲苯进行吸附实验时，活性炭吸附组件3在36h处接近饱和，其吸附饱和度约为25mg/g；柿单宁吸附组件3约在18h处达到饱和状态，且吸附饱和度在130mg/g，其吸附的速度和吸附量均高于活性炭吸附组件3。

综上所述，本发明的吸附装置在吸附VOCs气体上不仅吸附效率要要高于活性炭吸附装置，而且在VOCs气体的吸附量上也比活性炭吸附组件3高出好几倍，而且整体操作简单、使用成本低，小巧方便的特点，易于向市场推广。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。