[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

说明书

本发明公开了一种制膜与气体净化一体化装置、制膜与气体净化方法。该装置包括依次连通的空气压缩机、混合缓冲瓶和制膜容器，制膜容器上设有透光顶板，制膜容器内设有用于支撑膜的支撑层。制膜与气体净化方法采用制膜与气体净化一体化装置实施，包括制备石墨烯基薄膜和气体净化过程。本发明设计合理，结构简单，操作简便，实现了制膜与气体净化一体化处理，充分发挥了石墨烯基光催化薄膜的吸附‑光催化‑膜分离协同作用，可高效脱除VOCs。

技术领域

本发明属于大气污染物控制领域，涉及一种制膜与气体净化一体化装置、制膜与气体净化方法。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)不仅存在生物毒性及“三致”作用，而且是引发光化学烟雾等大气污染的重要因素，因此对大气中VOCs污染的有效控制和空气高效净化等相关工作的研究一直以来都受到国内外的高度重视。

半导体光催化降解技术由于所需设备简单、反应条件温和、能量消耗低以及二次污染少等特点，成为近年来处理低浓度挥发性有机化合物(VOCs)快速发展的一项新技术。催化剂活性与稳定性的提高，对于提高光催化处理效率、扩展其应用范围具有重大意义。然而光催化剂直接应用于降解VOCs，由于低浓度下VOCs难以有效吸附于催化位点，使得污染物与催化剂接触时间短，导致降解速度不够理想、矿化效率不高等问题，而且所生成的小分子中间产物易脱附，还可能会由于矿化不完全而产生毒性更强的中间产物，此外，还存在纳米催化剂难以固定、易失活等缺点。这些问题都严重制约了光催化技术在处理VOCs中的规模化应用。因此，寻求新的装置或技术从而使光催化技术更好地用于处理VOCs(特别是低浓度VOCs)成为本领域发展的重要研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种简单快捷、可同时实现制备光催化膜和净化含VOCs气体的制膜与气体净化一体化装置、制膜与气体净化方法，通过光催化薄膜的吸附-光催化-膜分离协同作用高效脱除VOCs，可以广泛应用于空气净化等环保领域。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种制膜与气体净化一体化装置，包括依次连通的空气压缩机、混合缓冲瓶和制膜容器，所述制膜容器上设有透光顶板，所述制膜容器内设有用于支撑膜的支撑层。

上述的制膜与气体净化一体化装置中，优选的，所述混合缓冲瓶设有第一进口和第一出口，所述制膜容器设有进气口、进料回气口和出气口，所述混合缓冲瓶的第一进口与空气压缩机通过第一管道连通，所述混合缓冲瓶的第一出口与制膜容器的进气口通过第二管道连通，所述制膜容器的进料回气口与进料管连通，所述制膜容器的出气口与出气管连通，所述第一管道、第二管道、进料管和出气管上均设置有控制阀。

上述的制膜与气体净化一体化装置中，优选的，所述混合缓冲瓶还设有第二进口和第三进口，所述混合缓冲瓶的第二进口与制膜容器的进料回气口通过第三管道连通，用于在气体净化过程中吹扫薄膜表面截留的颗粒物，所述混合缓冲瓶的第三进口与制膜容器的出气口通过第四管道连通，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，所述第三管道和第四管道上均设置有控制阀。

上述的制膜与气体净化一体化装置中，优选的，所述混合缓冲瓶为带塞玻璃广口瓶或钢瓶，所述制膜容器为圆柱状的不透钢容器，所述透光顶板为石英玻璃顶板，所述支撑层包括第一支撑层和设于第一支撑层下的第二支撑层，所述第一支撑层为醋酸纤维素滤膜层，所述第二支撑层为不锈钢丝支撑膜层。

上述的制膜与气体净化一体化装置中，优选的，所述第二管道上设有空气流量计。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种制膜与气体净化方法，包括以下步骤：