一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法与流程

本发明涉及碳纳米管技术领域，具体为一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法。

背景技术

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。碳纳米管在制备过程中往往会产生大量的废气，这些废气中含有氯化氢等多种有害酸性气体，如果不经处理而直接排放到大气中的话，会对大气环境造成极大的破坏，并导致酸雨等灾害天气的形成。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的碳纳米管容易产生大量废气，从而导致大气环境遭到破坏的缺陷，提供一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法。所述一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法具有处理效率高，效果好，安全无污染，并且密封性好等特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法，包括处理仓，所述处理仓的内腔底部分别设置有水池和碱性池，且所述处理仓的一侧侧壁固定连接有进气管，所述进气管贯穿处理仓的侧壁和水池的顶部外壁并延伸至水池内，所述处理仓靠近水池一侧的外壁固定连接有水箱，所述水箱的一侧固定连接有加水管，且所述水箱的另一侧固定连接有导水管，所述导水管贯穿处理仓的侧壁和水池的顶部外壁并延伸至水池内，所述水箱的下方设置有水泵，所述水泵安装在处理仓的外壁，且所述水泵的两侧均固定连接有循环管，其中一根所述循环管的末端固定连接在水箱上，另一根所述循环管贯穿处理仓和水池的侧壁并延伸至水池内，所述水池的顶部固定连接有第一导气管，所述第一导气管的末端贯穿碱性池的顶部外壁并延伸至碱性池内，所述碱性池的顶部还固定连接有第二导气管，所述第二导气管的末端固定连接有过滤管，所述过滤管内填充有颗粒活性炭，且所述过滤管的末端固定连接有排气管，所述排气管内设置有若干个球仓，每个所述球仓内均填充有吸附球，所述处理仓的顶部设置有密封盖，所述密封盖的底部设置有隔板，所述隔板的两端固定连接在处理仓的两侧内壁，且所述隔板上开设有若干个气孔，所述隔板的底部安装有电机，所述电机的输出轴贯穿隔板并延伸至密封盖的内腔，且所述电机的输出轴固定连接有转轴，所述转轴的轴身固定连接有转架，所述转架的两侧固定连接有若干根固定杆，每根所述固定杆的杆身均套设有吸附套，所述密封盖的顶部固定连接有出气管，所述出气管的管口安装有气阀。

优选的，所述导水管、进气管和第一导气管与水池顶部外壁连接部分的管壁上均安装有密封圈，且所述第一导气管和第二导气管与碱性池顶部外壁连接部分的管壁上同样安装有密封圈。

优选的，所述过滤管为s形结构，颗粒活性炭均匀地填充在过滤管的内部管壁上。

优选的，所述吸附球为海绵球结构，且所述吸附球的直径等于球仓的内径。

优选的，所述吸附套的内部填充有压缩活性炭。

优选的，所述的一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置的使用方法包括以下步骤：

s1：将制备碳纳米管而产生的废气通过进气管导入至水池中，并通过加水管向水箱内加入清水，然后驱动水泵使水箱内的清水循环流动于水箱和水池之间，从而提高水池对废气的吸收能力，同时当废气温度过高时也可起到对废气的降温作用；

s2：经过水池吸收和降温后的废气沿着第一导气管进入到碱性池中，碱性池内盛有碱性溶液，可与废气中的部分酸性成分中和，从而减弱废气的酸性；

s3：经过碱性池除酸后的废气沿着第二导气管进入到过滤管中，过滤管中填充有颗粒活性炭，可过滤掉废气中的有害颗粒杂质和灰尘，之后经过过滤管过滤后的废气进入到排气管中，排气管的球仓内填充有吸附球，利用吸附球可吸收废水中的水分，使废气变得干燥；

s4：经过吸附球干燥后的废气透过气孔进入到密封盖的内腔，此时驱动电机使转轴带动转架旋转，从而可加快废气的扩散，稀释其浓度，并且转架在旋转时固定杆杆身的吸附套会与废气相接触，吸附套内填充有压缩活性炭，压缩活性炭的吸附能力更快更强，可进一步提高废气的吸附效果，从而将残留的有害颗粒杂质和灰尘彻底吸附干净；

s5：经过吸附套吸附过滤后的废气最后进入到出气管中，打开气阀可将废气由出气管排放到大气中，从而最终完成废气的处理工作。

与现有技术相比，本发明有以下几条有益效果：

1：本发明装置将过滤、吸附、降温和干燥进行了有序结合，生产碳纳米管时所产生的废气通过本装置处理可实现过滤、吸附、降温和干燥的目的。

2：废气依次通过水池、碱性池、过滤管、排气管和密封盖，保证废气得到充分的降温、过滤、吸附和干燥，同时水池内的清水为循环水，符合环保节约的理念。

3：通过密封圈可保证废气处理过程中的密封性，防止处理过程中废气发生外泄而影响处理的效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1的a处放大图。

图中标号：1处理仓、2水池、3碱性池、4进气管、5水箱、6加水管、7导水管、8水泵、9循环管、10第一导气管、11第二导气管、12过滤管、13排气管、14球仓、15吸附球、16密封盖、17隔板、18电机、19转轴、20转架、21固定杆、22吸附套、23出气管、24气阀、25密封圈、26气孔。

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。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置及其使用方法，包括处理仓1，处理仓1的内腔底部分别设置有水池2和碱性池3，水池2内盛有清水，可吸收部分废气，同时当废气温度过高时也可起到对废气的降温作用，碱性池3内盛有碱性溶液，可与废气中的部分酸性成分中和，从而减弱废气的酸性，处理仓1的一侧侧壁固定连接有进气管4，进气管4贯穿处理仓1的侧壁和水池2的顶部外壁并延伸至水池2内，处理仓1靠近水池2一侧的外壁固定连接有水箱5，水箱5的一侧固定连接有加水管6，且水箱5的另一侧固定连接有导水管7，导水管7贯穿处理仓1的侧壁和水池2的顶部外壁并延伸至水池2内，水箱5的下方设置有水泵8，水泵8安装在处理仓1的外壁，且水泵8的两侧均固定连接有循环管9，其中一根循环管9的末端固定连接在水箱5上，另一根循环管9贯穿处理仓1和水池2的侧壁并延伸至水池2内，水池2的顶部固定连接有第一导气管10，第一导气管10的末端贯穿碱性池3的顶部外壁并延伸至碱性池3内，导水管7、进气管4和第一导气管10与水池2顶部外壁连接部分的管壁上均安装有密封圈25，碱性池3的顶部还固定连接有第二导气管11，第一导气管10和第二导气管11与碱性池3顶部外壁连接部分的管壁上同样安装有密封圈25，通过密封圈25可增强气密性，防止在废气处理的过程中废气泄出水池2和碱性池3而影响处理的效果，第二导气管11的末端固定连接有过滤管12，过滤管12为s形结构，过滤管12内填充有颗粒活性炭，颗粒活性炭均匀地填充在过滤管12的内部管壁上，可过滤掉废气中的有害颗粒杂质和灰尘，且过滤管12的末端固定连接有排气管13，排气管13、进气管4、加水管6和第一导气管10的末端管口均为喇叭型结构，排气管13内设置有若干个球仓14，每个球仓14内均填充有吸附球15，吸附球15为海绵球结构，且吸附球15的直径等于球仓14的内径，利用吸附球15可吸收废水中的水分，使废气变得干燥，处理仓1的顶部设置有密封盖16，密封盖16为弧形结构，且密封盖16的底部设置有隔板17，隔板17的两端固定连接在处理仓1的两侧内壁，且隔板17上开设有若干个气孔26，隔板17的底部安装有电机18，电机18的输出轴贯穿隔板17并延伸至密封盖16的内腔，且电机18的输出轴固定连接有转轴19，转轴19的轴身固定连接有转架20，转架20同样为弧形结构，且转架20的两侧固定连接有若干根固定杆21，每根固定杆21的杆身均套设有吸附套22，吸附套22的内部填充有压缩活性炭，压缩活性炭的吸附能力更快更强，可进一步提高废气的吸附效果，将残留的有害颗粒杂质和灰尘彻底吸附干净，密封盖16的顶部固定连接有出气管23，出气管23的管口安装有气阀24，打开气阀24可将处理完毕的废气通过出气管23排放到大气中。

一种用于生产碳纳米管用的废气处理装置的使用方法，包括以下步骤：

s1：将生产碳纳米管过程中所产生的废气通过进气管4导入至水池2中，并通过加水管6向水箱5内加入清水，然后驱动水泵8使水箱5内的清水循环流动于水箱5和水池2之间，从而提高水池2对废气的吸收能力，同时当废气温度过高时也可起到对废气的降温作用；

s2：经过水池2吸收和降温后的废气沿着第一导气管10进入到碱性池3中，碱性池3内盛有碱性溶液，可与废气中的部分酸性成分中和，从而减弱废气的酸性；

s3：经过碱性池3除酸后的废气沿着第二导气管11进入到过滤管12中，过滤管12中填充有颗粒活性炭，可过滤掉废气中的有害颗粒杂质和灰尘，之后经过过滤管12过滤后的废气进入到排气管13中，排气管13的球仓14内填充有吸附球15，利用吸附球15可吸收废水中的水分，使废气变得干燥；

s4：经过吸附球15干燥后的废气透过气孔26进入到密封盖16的内腔，此时驱动电机18使转轴19带动转架20旋转，从而可加快废气的扩散，稀释其浓度，并且转架20在旋转时固定杆21杆身的吸附套22会与废气相接触，吸附套22内填充有压缩活性炭，压缩活性炭的吸附能力更快更强，可进一步提高废气的吸附效果，从而将残留的有害颗粒杂质和灰尘彻底吸附干净；

s5：经过吸附套22吸附过滤后的废气最后进入到出气管23中，打开气阀24可将废气由出气管23排放到大气中，从而最终完成废气的处理工作。

设计实验，将生产碳纳米管过程中所产生的废气通过进气管4导入至水池2中，废气的主要成分包括氯化氢、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、氧气等，当废气进入到水池2中时，其成分中的二氧化碳可溶于水，其化学反应式为：co2+h2o＝h2co3，其成分中的二氧化氮同样也可溶于水，其化学反应式为：4no2+o2+2h2o＝4hno3，从而通过水池2中循环流动的清水可去除废气中的部分污染物，而残留的氯化氢、二氧化硫等酸性气体成分则通过第一导气管进入到碱性池3中，碱性池3内盛有氢氧化钠溶液等碱性溶液，可吸收废气中的氯化氢、二氧化硫等酸性气体，其化学反应式分别为：hcl+naoh＝nacl+h2o，2naoh+so2(少量)＝na2so3+h2o，naoh+so2(过量)＝nahso3，从而通过水池2和碱性池3可去除废气中的大部分污染物，之后通过过滤管12可过滤掉废气中的有害颗粒杂质和灰尘，利用吸附球15可吸收废水中的水分，使废气变得干燥，吸附套22内填充有压缩活性炭，压缩活性炭的吸附能力更快更强，可进一步提高废气的吸附效果，从而将残留的有害颗粒杂质和灰尘彻底吸附干净，得到处理完毕的干净气体。

与现有技术相比，本发明有以下几条有益效果：

1：本发明装置将过滤、吸附、降温和干燥进行了有序结合，生产碳纳米管时所产生的废气通过本装置处理可实现过滤、吸附、降温和干燥的目的，这其中，过滤管12内填充的颗粒活性炭和吸附套22内填充的压缩性活性炭对于0.1微米和0.3微米(头发直径的1/200)的杂质微粒去除有效率达到99.7％，相较于传统的过滤和吸附效果提高了进七成。

2：废气依次通过水池2、碱性池3、过滤管12、排气管13和密封盖16，保证废气得到充分的降温、过滤、吸附和干燥，同时水池2内的清水为循环水，符合环保节约的理念，相较于现有技术其生产成本降低了40％。

3：通过密封圈25可保证废气处理过程中的密封性，使得废气的处理率能够达到99％以上，从而有效的防止了处理过程中废气发生外泄而影响处理的效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。