一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法与流程

本发明涉及吸附剂制备领域，更具体地说，涉及一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法。

背景技术：

大气污染是我国目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。工业废气中危害最大又难处理的就是有机废气；不同行业的有机废气的组成不同，对处理方法和装置也有不同的要求。目前有机废气的处理方法主要分为两类：回收法和消除法。回收法即在一定条件下选择合适的吸附剂和选择性渗透膜等方法来分离挥发性有机污染物。消除法是通过化学或者生物反应，将污染物转化为水和二氧化碳，包括热氧化、催化燃烧、生物氧化、电晕法、等离子体分解法、光分解法等。一般工业废气都采用先回收再消除的策略。

目前废气处理的传统方法有燃烧法、吸收法、生物法、光催化法、低温等离子法、吸附法等。

回收法中，最为常用的是吸附法。而吸附剂的选择对吸附效率起着决定性的作用。目前吸附剂主要有颗粒或者蜂窝活性炭、活性炭纤维、分子筛、硅胶、高聚合物吸附树脂等。活性炭因为表面积高、吸附容量大且价格较低而常被应用。但是活性炭存在不耐高温、在湿润条件下不能保持良好的吸附能力的缺点。活性炭纤维具有比表面积大、热容量小、吸附解吸速度快、耗能低等特点，是较受欢迎的一种新型吸附剂；吸附效率非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％，远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小；但由于价格太高，难以处理高湿度地有机废气，应用受到限制。

吸附法中现有的吸附剂多为多孔结构的固体，但是由于固体在吸附废气中杂质过程中，总是多孔固体吸附剂的外表面先接触到废气，因而对于整个吸附剂来说，随着使用时间延长，外层的吸附能力越来越弱，并且，外层在吸附杂质后，其外层孔径会逐渐变小，存在挡住废气进入吸附剂内部通道的问题，导致在吸附剂在失去吸附作用，或者吸附作用变差后，其内部却还具有吸附杂质的能力，导致吸附剂使用率很低，同时对于废气的吸附效率也较差。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法，它可以通过半连球环和全连球环和内吸附球，对废气从外向内形成三层吸附屏障，使废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果，同时随着使用时间的延长，位于最外侧的半连球环上的外脱落球表面的水溶胶条黏性下降，使得外脱落球与外连环支杆之间附着力下降，在废气冲击下，极易掉落，即位于最外层的吸附能力变差的半连球环会自然脱落，使内部两层吸附屏障暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况，进而提高整个吸附剂的使用率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法，包括两个吸附外框和位于两个吸附外框内的半起伏脱落吸附球，两个所述吸附外框相互卡接，所述半起伏脱落吸附球表面粘附有可回复吸附层，所述半起伏脱落吸附球包括内吸附球，所述内吸附球外端设有半连球环和全连球环，所述全连球环位于半连球环内侧，所述半连球环包括多个与内吸附球固定连接的外连环支杆，所述外连环支杆外端吸附有外脱落球，所述全连球环包括多个与内吸附球固定连接的内连环支杆，所述内连环支杆外端固定连接有内定分层球，多个所述内连环支杆和外连环支杆相间分布，且二者均均匀分布在内吸附球表面，可以实现通过半连球环和全连球环和内吸附球，对废气从外向内形成三层吸附屏障，使废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果，同时随着使用时间的延长，位于最外侧的半连球环上的外脱落球表面的水溶胶条黏性下降，使得外脱落球与外连环支杆之间附着力下降，在废气冲击下，极易掉落，即位于最外层的吸附能力变差的半连球环会自然脱落，使内部两层吸附屏障暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况，进而提高整个吸附剂的使用率。

进一步的，所述吸附外框、内吸附球、外脱落球和内定分层球均为多通透孔材质，有效增大废气在本吸附剂内部的路径，进而有效增大吸附面积，提高本吸附剂的利用效率，且吸附外框上的最大孔径小于外脱落球的直径，有效避免在使用过程中脱落的外脱落球穿过吸附外框掉落到外侧，有效降低后期回收再处理时的任务量和难度。

进一步的，所述内定分层球位于外脱落球内侧，且内定分层球分别与靠近的两个外脱落球相切，以全连球环为界，可以形成内外三层吸附屏障，使得废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果。

进一步的，所述外脱落球表面设有硅胶吸附表层和双吸附层，所述硅胶吸附表层表面开凿有多个连孔，所述连孔与外脱落球表面的通透孔相通，所述硅胶吸附表层位于双吸附层外侧，通过硅胶吸附表层便于提高外脱落球的吸附能力，通过双吸附层便于外脱落球吸附在外连环支杆上。

进一步的，所述双吸附层呈环状环绕在外脱落球表面，且双吸附层包裹在外脱落球最大直径的截面外侧，使得外脱落球在受力后，在双吸附层的吸附作用下，能够发生一定的转动而不掉落。

进一步的，所述双吸附层包括侧吸层和软磁条吸层，所述软磁条吸层位于侧吸层中部，所述外连环支杆上端中部镶嵌有内嵌磁块，所述内嵌磁块与软磁条吸层相匹配，内嵌磁块和软磁条吸层可以在中部形成一定的吸附力，同时侧吸层可以起到辅助吸附的作用，二者相互作用，提高外脱落球的稳定性，使其在前期使用时不易掉落。

进一步的，所述侧吸层表面设有多个间隔分布的水溶胶条，每两个所述水溶胶条之间的距离小于外连环支杆的截面直径，水溶胶条在长期使用后，会吸附到废气内含有的灰尘，使其黏性下降，进而其对于外脱落球和外连环支杆之间的辅助粘接作用下降，此时外脱落球由于位于最外侧，其吸附的杂质最多，且吸附效果变差，此时在废气的风力作用下配合较差的吸附力，会自然掉落，进而使得全连球环和内吸附球完全暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况。

一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法，其制备方法为：

s1、首先通过烧结造孔剂、烧结和粘结剂以及凹凸棒土混合煅烧制造出多孔的不规则的预吸附内球；

s2、对不规则的预吸附内球进行打磨处理得到内吸附球；

s3、然后将全连球环和外连环支杆均匀且相间的粘接在内吸附球表面，得到半起伏脱落吸附球的半成品；

s4、将s3中得到的半起伏脱落吸附球的半成品浸入液体硅胶溶液中，使得液体硅胶溶液能够粘附在半起伏脱落吸附球表面和孔壁；

s5、5-8min后，取出半起伏脱落吸附球的半成品，并置于高温下，对其进行高温摊平固化，从而半起伏脱落吸附球的半成品表面以及内部孔壁形成可回复吸附层，可回复吸附层可以提高本吸附剂对于废气中杂质的吸附效率，同时由硅胶形成的可回复吸附层能够能够循环利用，提高本吸附剂的利用率；

s6、之后将外脱落球吸附到外连环支杆上，形成半起伏脱落吸附球，并将半起伏脱落吸附球放入两个吸附外框之间，形成本高效吸附剂。

进一步的，所述s4中浸入液体硅胶溶液后，对液体硅胶溶液进行匀速搅拌。

进一步的，所述s5中对于半起伏脱落吸附球高温摊平固化具体操作为：

s51、首先通过高温风机对半起伏脱落吸附球的半成品的外表面进行全方位无差别吹风；

s52、当半起伏脱落吸附球的半成品表面初步被定型后，对于内吸附球表面的每4-5个孔洞进行定点吹风。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过半连球环和全连球环和内吸附球，对废气从外向内形成三层吸附屏障，使废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果，同时随着使用时间的延长，位于最外侧的半连球环上的外脱落球表面的水溶胶条黏性下降，使得外脱落球与外连环支杆之间附着力下降，在废气冲击下，极易掉落，即位于最外层的吸附能力变差的半连球环会自然脱落，使内部两层吸附屏障暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况，进而提高整个吸附剂的使用率。

(2)吸附外框、内吸附球、外脱落球和内定分层球均为多通透孔材质，有效增大废气在本吸附剂内部的路径，进而有效增大吸附面积，提高本吸附剂的利用效率，且吸附外框上的最大孔径小于外脱落球的直径，有效避免在使用过程中脱落的外脱落球穿过吸附外框掉落到外侧，有效降低后期回收再处理时的任务量和难度。

(3)内定分层球位于外脱落球内侧，且内定分层球分别与靠近的两个外脱落球相切，以全连球环为界，可以形成内外三层吸附屏障，使得废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果。

(4)外脱落球表面设有硅胶吸附表层和双吸附层，硅胶吸附表层表面开凿有多个连孔，连孔与外脱落球表面的通透孔相通，硅胶吸附表层位于双吸附层外侧，通过硅胶吸附表层便于提高外脱落球的吸附能力，通过双吸附层便于外脱落球吸附在外连环支杆上。

(5)双吸附层呈环状环绕在外脱落球表面，且双吸附层包裹在外脱落球最大直径的截面外侧，使得外脱落球在受力后，在双吸附层的吸附作用下，能够发生一定的转动而不掉落。

(6)双吸附层包括侧吸层和软磁条吸层，软磁条吸层位于侧吸层中部，外连环支杆上端中部镶嵌有内嵌磁块，内嵌磁块与软磁条吸层相匹配，内嵌磁块和软磁条吸层可以在中部形成一定的吸附力，同时侧吸层可以起到辅助吸附的作用，二者相互作用，提高外脱落球的稳定性，使其在前期使用时不易掉落。

(7)侧吸层表面设有多个间隔分布的水溶胶条，每两个水溶胶条之间的距离小于外连环支杆的截面直径，水溶胶条在长期使用后，会吸附到废气内含有的灰尘，使其黏性下降，进而其对于外脱落球和外连环支杆之间的辅助粘接作用下降，此时外脱落球由于位于最外侧，其吸附的杂质最多，且吸附效果变差，此时在废气的风力作用下配合较差的吸附力，会自然掉落，进而使得全连球环和内吸附球完全暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况。

(8)s4中浸入液体硅胶溶液后，对液体硅胶溶液进行匀速搅拌。

附图说明

图1为本发明的正面的结构示意图；

图2为本发明的半起伏脱落吸附球的结构示意图；

图3为本发明的半连球环部分的结构示意图；

图4为本发明的半连球环上外脱落球部分脱落后的结构示意图；

图5为本发明的半起伏脱落吸附球上外脱落球全部脱落后的结构示意图；

图6为本发明的主要的流程框图。

图中标号说明：

1吸附外框、2内吸附球、31外脱落球、32外连环支杆、41内定分层球、42内连环支杆、5硅胶吸附表层、61侧吸层、62软磁条吸层、7内嵌磁块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法，包括两个吸附外框1和位于两个吸附外框1内的半起伏脱落吸附球，两个吸附外框1相互卡接，半起伏脱落吸附球表面粘附有可回复吸附层，半起伏脱落吸附球包括内吸附球2，内吸附球2外端设有半连球环和全连球环，全连球环位于半连球环内侧，半连球环包括多个与内吸附球2固定连接的外连环支杆32，外连环支杆32外端吸附有外脱落球31。

请参阅图2，全连球环包括多个与内吸附球2固定连接的内连环支杆42，内连环支杆42外端固定连接有内定分层球41，多个内连环支杆42和外连环支杆32相间分布，且二者均均匀分布在内吸附球2表面，内定分层球41位于外脱落球31内侧，且内定分层球41分别与靠近的两个外脱落球31相切，以全连球环为界，可以形成内外三层吸附屏障，使得废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果，吸附外框1、内吸附球2、外脱落球31和内定分层球41均为多通透孔材质，有效增大废气在本吸附剂内部的路径，进而有效增大吸附面积，提高本吸附剂的利用效率，且吸附外框1上的最大孔径小于外脱落球31的直径，有效避免在使用过程中脱落的外脱落球31穿过吸附外框1掉落到外侧，有效降低后期回收再处理时的任务量和难度。

请参阅图3，外脱落球31表面设有硅胶吸附表层5和双吸附层，硅胶吸附表层5表面开凿有多个连孔，连孔与外脱落球31表面的通透孔相通，硅胶吸附表层5位于双吸附层外侧，通过硅胶吸附表层5便于提高外脱落球31的吸附能力，通过双吸附层便于外脱落球31吸附在外连环支杆32上，双吸附层呈环状环绕在外脱落球31表面，且双吸附层包裹在外脱落球31最大直径的截面外侧，使得外脱落球31在受力后，在双吸附层的吸附作用下，能够发生一定的转动而不掉落；

双吸附层包括侧吸层61和软磁条吸层62，软磁条吸层62位于侧吸层61中部，外连环支杆32上端中部镶嵌有内嵌磁块7，内嵌磁块7与软磁条吸层62相匹配，内嵌磁块7和软磁条吸层62可以在中部形成一定的吸附力，同时侧吸层61可以起到辅助吸附的作用，二者相互作用，提高外脱落球31的稳定性，使其在前期使用时不易掉落，侧吸层61表面设有多个间隔分布的水溶胶条，每两个水溶胶条之间的距离小于外连环支杆32的截面直径，水溶胶条在长期使用后，会吸附到废气内含有的灰尘，使其黏性下降，进而其对于外脱落球31和外连环支杆32之间的辅助粘接作用下降，此时外脱落球31由于位于最外侧，其吸附的杂质最多，且吸附效果变差，此时在废气的风力作用下配合较差的吸附力，会自然掉落，进而使得全连球环和内吸附球2完全暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况。

一种用于有机废气的高效吸附剂及其制备方法，其制备方法为：

s1、首先通过烧结造孔剂、烧结和粘结剂以及凹凸棒土混合煅烧制造出多孔的不规则的预吸附内球；

s2、对不规则的预吸附内球进行打磨处理得到内吸附球2；

s3、然后将全连球环和外连环支杆32均匀且相间的粘接在内吸附球2表面，得到半起伏脱落吸附球的半成品；

s4、将s3中得到的半起伏脱落吸附球的半成品浸入液体硅胶溶液中，并对液体硅胶溶液进行匀速搅拌，使得液体硅胶溶液能够粘附在半起伏脱落吸附球表面和孔壁；

s5、5-8min后，取出半起伏脱落吸附球的半成品，并置于高温下，对其进行高温摊平固化，从而半起伏脱落吸附球的半成品表面以及内部孔壁形成可回复吸附层，可回复吸附层可以提高本吸附剂对于废气中杂质的吸附效率，同时由硅胶形成的可回复吸附层能够能够循环利用，提高本吸附剂的利用率；

s6、之后将外脱落球31吸附到外连环支杆32上，形成半起伏脱落吸附球，并将半起伏脱落吸附球放入两个吸附外框1之间，形成本高效吸附剂。

s5中对于半起伏脱落吸附球高温摊平固化具体操作为：

s51、首先通过高温风机对半起伏脱落吸附球的半成品的外表面进行全方位无差别吹风；

s52、当半起伏脱落吸附球的半成品表面初步被定型后，对于内吸附球2表面的每4-5个孔洞进行定点吹风。

可以实现通过半连球环和全连球环和内吸附球2，对废气从外向内形成三层吸附屏障，使废气能够被本吸附剂进行多次吸附，有效提高本吸附剂的吸附效率和对废气中杂质的处理效果，同时随着使用时间的延长，位于最外侧的半连球环上的外脱落球31表面的水溶胶条黏性下降，使得外脱落球31与外连环支杆32之间附着力下降，在废气冲击下，极易掉落，请参阅图4-5，即位于最外层的吸附能力变差的半连球环会自然脱落，使内部两层吸附屏障暴露，有效避免因长期使用后外层吸附作用变差而影响到整体的吸附效率的情况，进而提高整个吸附剂的使用率。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。