一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统的制作方法

本实用新型属于环保领域，涉及一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统。

背景技术：

在热处理工艺过程中，为了得到合适的显微组织，有时会采用油淬处理来控制工件的冷却速度，提升工件的力学性能及使用寿命。目前通常采用淬火油进行油淬处理，尽管很多新型的淬火油燃点高，环保性强，但是在淬火和回火过程中依然不可避免的会产生大量的带有刺激性气味的油烟。这些油烟产生量大，上升速度快，往往很难收集便直接排入空气中，严重污染空气质量，也对操作人员的身体造成损害。

目前市面上通常采用的油烟净化处理技术主要有机械分离法、催化剂燃烧法、活性炭吸附法、织物过滤法、湿式处理法及静电处理法等。湿式处理法主要采用水或其他清洗剂，以喷头喷洒的方式形成水膜或水雾来吸收油烟。油烟粒子与喷嘴喷出的水雾、水膜相接触，经过相互的惯性碰撞、滞留、细微颗粒的扩散和相互凝聚等作用，随水滴流下，从而使油烟离子从气流中分离出来。这种设备因其结构简单、运行费用低得到广泛的应用，但是也存在净化率很低、产生二次污染等问题。石墨烯作为一种新型的碳纳米材料，拥有独特的二位结构和物理化学特性，近年来随着石墨烯制备技术的不断发展，石墨烯的应用成本大大降低，为石墨烯的环境应用提供了无限可能。

技术实现要素：

针对背景技术中提到的问题，本实用新型提供一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统，采用石墨烯海绵材料，利用其优良的吸附性能，对淬火油烟进行处理和净化，大大提高净化效率，避免环境污染。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统，包括顺次连接的集烟罩、排烟管、过滤装置和水循环装置；

所述过滤装置包括过滤区；

所述过滤区包括框体和可相对所述框体横向抽拉的若干抽屉式过滤盒，该框体的底面为开放式结构，该若干抽屉式过滤盒在所述框体上为上下设置，所述抽屉式过滤盒底面为网板结构；每一所述抽屉式过滤盒内均设有石墨烯海绵，所述石墨烯海绵覆盖所述网板结构。

进一步，所述排烟管包括一体连接的横管和竖管，所述横管靠近所述集烟罩的部位设有风机，所述横管靠近所述竖管的部位设有喷头。

进一步，所述横管与所述竖管间的夹角为95～105°。

进一步，所述过滤装置包括由上至下顺次连通的缓冲区、所述过滤区和汇集区，该缓冲区、过滤区和汇集区为一体结构连接。

进一步，所述缓冲区包括罩壳和位于所述罩壳内的弧面过污网板，所述罩壳上部设有与所述竖管连通的入口管，所述罩壳的下部设有用以支撑所述弧面过污网板的支撑台。

进一步，所述汇集区为一位于所述框体底部的收集盒，所述收集盒上部设有排气口，所述收集盒下部设有与所述水循环装置连通的出口管。

进一步，所述水循环装置包括循环水管和位于所述循环水管上的循环水泵，所述循环水管的一端与所述出口管连通，其另一端与所述喷头连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

(1)本实用新型结构简单，设计合理，使用便捷，无需专业操作管理，仅需定期更换石墨烯海绵即可；

(2)采用喷头喷水的方式使油烟形成水雾，有效降低油温，防止火灾等安全隐患；

(3)石墨烯海绵可将90％以上的废油吸收，过滤后的水通过水循环装置二次利用，有效减少污染；

(4)经过处理后的气体可直接通过过滤装置中的排气口排放于空气中，无需其他结构设计；

(5)该系统适用性广，不仅可以用于淬火油烟的净化处理，对其他领域的油烟，例如餐饮业，油漆喷涂等过程中产生的油烟均可进行净化处理。

附图说明

图1是实施例中一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统的结构示意图；

图2是实施例中过滤装置的缓冲区及过滤区的立体结构示意图；

图3是图2的俯视结构示意图；

图4是实施例中过滤装置的缓冲区的结构示意图。

图中：1-集烟罩，2-排烟管，21-横管，22-竖管，23-风机，24-喷头，3-过滤装置， 31-入口管，32-罩壳，33-弧面过污网板，34-框体，35-抽屉式过滤盒，36-石墨烯海绵，37-收集盒，38-排气口，39-出口管，4-水循环装置，41-循环水管，42-循环水泵。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在一些实施例中，一种石墨烯改性高效淬火油烟净化处理系统，包括顺次连接的集烟罩1、排烟管2、过滤装置3和水循环装置4，所述排烟管2包括一体连接的横管21 和竖管22，所述横管21靠近所述集烟罩1的部位设有风机23，所述横管21靠近所述竖管22的部位设有喷头24，该喷头上的喷嘴为水雾喷嘴，所述横管21与所述竖管22间的夹角为95～105°，即横管为斜向下设置，该设计主要为使横管内的液体可顺利流入竖管中，并有效避免液体的回流。

所述过滤装置3包括由上至下顺次连通的缓冲区、过滤区和汇集区，该缓冲区、过滤区和汇集区为一体结构连接，所述缓冲区包括罩壳32和位于所述罩壳32内的弧面过污网板33，所述罩壳上部设有与所述竖管连通的入口管31，所述罩壳32的下部设有用以支撑所述弧面过污网板33的支撑台，该弧面过污网板直接放置于该支撑台上，该弧面过污网板类似花洒的下表面，以便含油废水均匀的通过过滤区；

所述过滤区包括框体34和可相对所述框体横向抽拉的两个抽屉式过滤盒35，该框体 34的底面为开放式结构，该两个抽屉式过滤盒35在所述框体上为上下设置，所述抽屉式过滤盒35底面为网板结构；每一所述抽屉式过滤盒35内均设有石墨烯海绵36，所述石墨烯海绵36覆盖所述网板结构，所述石墨烯海绵36与所述抽屉式过滤盒35的高度比例约为1:2，即石墨烯海绵占到抽屉式过滤盒高度的一半左右；

所述汇集区为一位于所述框体底部的收集盒37，所述收集盒37上部设有排气口38，所述收集盒37下部设有与所述水循环装置连通的出口管39。

所述水循环装置4包括循环水管41和位于所述循环水管41上的循环水泵42，所述循环水管41的一端与所述出口管39连通，其另一端与所述喷头24连接。

使用时，先在过滤装置3中加入适量水，通过风机23将淬火油烟吸入排烟管2，集烟罩1起到收集油烟的作用，淬火油烟进入排烟管2后，启动循环水泵42，水通过循环水管41从喷头24中喷出使油烟分离，油烟粒子经过相互的惯性碰撞、滞留、细微颗粒的扩散和相互凝聚等作用，随水滴流下，进入过滤装置3，过滤装置3中设有两层抽屉式过滤盒35，该抽屉式过滤盒35内放置有石墨烯海绵36，该石墨烯海绵36具有较强的亲油疏水特性，当含油水滴通过上层的石墨烯海绵时，大部分废油被海绵所吸收，在重力的作用下，水滴继续通过下层的石墨烯海绵，此时废油的吸附率可达90％以上，而水滴则在过滤装置的收集盒37内汇集，并通过循环水泵42由喷头24喷入排烟管2内进行二次回收利用；过滤后气体可通过排气口38排放至大气中。

所述石墨烯海绵可以重复使用，在使用一段时间后，取出石墨烯海绵，挤出海绵内的油分，即可重新放置在抽屉式过滤盒上。

在一些实施例中，所述石墨烯海绵为市购所得，或通过以下方法进行制备：

(1)将聚氨酯海绵分别用丙酮、去离子水和无水乙醇依次超声清洗10分钟后将海绵吹干，若无法吹干可将海绵放入80℃的烘箱中干燥数小时，直至两次称重误差不大于 0.01g；

(2)取一定质量的氧化石墨烯粉末加入一定体积的去离子水溶液中，制备出2mg/mL 的氧化石墨烯水溶液，由于氧化石墨烯水溶性较好，故仅需将氧化石墨烯溶于水后烧杯放置在超声波清洗机中振荡10-20min使溶液混合均匀即可；将完全干燥的海绵浸入上述制备的氧化石墨烯水溶液中一定时间，直至海绵吸附饱和；

(3)在上述溶液中加入20-25ml浓度为30％的NaOH溶液，在超声波清洗机内振荡30min，溶液中加入NaOH溶液，-OH根离子的强还原作用使其和氧化石墨烯发生反应，替换掉氧化石墨烯上的部分基团；进行还原处理后，带有-OH根离子的石墨烯海绵对油污的吸附清洁能力更佳；

(4)在上述溶液中加入15-20滴水合肼溶液，在超声波清洗机内振荡1-2h，直至褐黄色的氧化石墨烯还原成黑色的石墨烯；在振荡过程中注意经常用玻璃棒搅拌，以免石墨烯团聚严重，影响实验效果。

(5)取出海绵，在烘干箱中60℃烘干24h，直至海绵完全干燥即可。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。