[发明专利]制膜与气体净化一体化装置、制膜与气体净化方法

权利要求书

1.一种制膜与气体净化一体化装置，其特征在于，包括依次连通的空气压缩机（1）、混合缓冲瓶（3）和制膜容器（9），所述制膜容器（9）上设有透光顶板（10），所述制膜容器（9）内设有用于支撑膜的支撑层（5）；

所述混合缓冲瓶（3）设有第一进口和第一出口，所述制膜容器（9）设有进气口、进料回气口和出气口，所述混合缓冲瓶（3）的第一进口与空气压缩机（1）通过第一管道（2）连通，所述混合缓冲瓶（3）的第一出口与制膜容器（9）的进气口通过第二管道（6）连通，所述制膜容器（9）的进料回气口与进料管（7）连通，所述制膜容器（9）的出气口与出气管（12）连通，所述第一管道（2）、第二管道（6）、进料管（7）和出气管（12）上均设置有控制阀。

2.根据权利要求1所述的制膜与气体净化一体化装置，其特征在于，所述混合缓冲瓶（3）还设有第二进口和第三进口，所述混合缓冲瓶（3）的第二进口与制膜容器（9）的进料回气口通过第三管道（8）连通，用于在气体净化过程中吹扫薄膜表面截留的颗粒物，所述混合缓冲瓶（3）的第三进口与制膜容器（9）的出气口通过第四管道（11）连通，用于将排放浓度不达标的气体回送至气体净化流程中继续净化，所述第三管道（8）和第四管道（11）上均设置有控制阀。

3.根据权利要求1或2所述的制膜与气体净化一体化装置，其特征在于，所述混合缓冲瓶（3）为带塞玻璃广口瓶或钢瓶，所述制膜容器（9）为圆柱状的不透钢容器，所述透光顶板（10）为石英玻璃顶板，所述支撑层（5）包括第一支撑层（13）和设于第一支撑层（13）下的第二支撑层（14），所述第一支撑层（13）为醋酸纤维素滤膜层，所述第二支撑层（14）为不锈钢丝支撑膜层。

4.根据权利要求1或2所述的制膜与气体净化一体化装置，其特征在于，所述第二管道（6）上设有空气流量计（4）。

5.一种制膜与气体净化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（S1）制膜：采用如权利要求1～4中任一项所述的制膜与气体净化一体化装置，先关闭空气压缩机（1）至混合缓冲瓶（3）的气路，将含有氧化石墨烯和纳米光催化剂的悬浮液加入制膜容器（9）中，通过真空抽滤制得氧化石墨烯基薄膜，对氧化石墨烯基薄膜进行紫外光照射，使氧化石墨烯还原为石墨烯，得到石墨烯基光催化薄膜（15）；

（S2）气体净化：开启空气压缩机（1）至混合缓冲瓶（3）的气路，将含VOCs的空气通过混合缓冲瓶（3）送至制膜容器（9）中，在光照作用下发生光催化反应使气体净化，完成制膜与气体净化一体化处理。

6.根据权利要求5所述的制膜与气体净化方法，其特征在于，所述步骤（S1）中，所述含有氧化石墨烯和纳米光催化剂的悬浮液中，氧化石墨烯与纳米光催化剂的质量比为1∶0.25～5；所述紫外光照射的时间为2小时～5小时。

7.根据权利要求6所述的制膜与气体净化方法，其特征在于，所述纳米光催化剂为二氧化钛纳米粒子、二氧化钛纳米管、二氧化钛纳米线、氧化锌纳米片层、氧化锌纳米颗粒和氧化锌纳米线中的一种或多种；

当所述催化剂为二氧化钛纳米粒子时，二氧化钛纳米粒子的粒径控制在20nm～100nm之间，制备得到的石墨烯基光催化薄膜的层间距为0.913nm～1.532nm，石墨烯基光催化薄膜的气体膜透过通量为35 mL/min～580mL/min；

当所述催化剂为二氧化钛纳米管时，二氧化钛纳米管的外径控制在5nm～30nm之间，制备得到的石墨烯基光催化薄膜的层间距为0.904nm～1.103nm，石墨烯基光催化薄膜的气体膜透过通量为21mL/min～530mL/min。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的制膜与气体净化方法，其特征在于，所述步骤（S2）中，0＜含VOCs的空气中VOCs的浓度≤1000mg/m³，0＜含VOCs的空气的流量≤600mL/min；所述光照采用的光源为紫外光、可见光或自然光。

9.根据权利要求5～7中任一项所述的制膜与气体净化方法，其特征在于，所述步骤（S2）中，所述含VOCs的空气中的VOCs包括苯系VOCs、烷烃类VOCs和脂类VOCs。