CN109603415B - 实验室废气吸附塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及实验室设备领域，针对实验室废气吸附塔吸附效率低的问题，提供了一种实验室废气吸附塔，该技术方案如下：包括塔体，塔体上开有进气口以及排气口，塔体内部设有填料，塔体上还设有喷淋***，喷淋***包括药液箱、与药液箱连通的药液泵以及与药液泵连通的喷淋头，喷淋头置于塔体内部，喷淋头置于填料的顶部，填料包括塑料填料以及填充于塑料填料外周的活性炭，塑料填料包括以下质量分数的组分：聚氯乙烯90‑120份；碳酸氢钠1.5‑2份；双羧基邻苯二甲酰亚胺7.5‑10份；硅烷偶联剂7.5‑10份。通过加入碳酸氢钠作为发泡剂，使得聚氯乙烯内部形成细孔，有利于废气通过聚氯乙烯的细孔穿过填料，有利于加快废气通过填料的速度，使得废气吸附效率提高。

Description

实验室废气吸附塔
技术领域
本发明涉及实验室设备领域，更具体地说，它涉及一种实验室废气吸附塔。
背景技术
实验室内废气的空气污染物的种类很多，成分复杂，包括有机气体和无机气体两大类。这些气体直接排放到大气中，容易加剧酸雨的形成，对环境造成不利的影响，因此，实验室的废气通常需要先经过实验室废气吸附塔再进行排放。
现有的实验室废气吸附塔主要是填料塔，一般包括塔体、进气口、出气口、填料以及喷淋***，废气从塔体底部的进气口进入塔体并通过填料经出气口排出塔体外，同时，根据需要净化的废气种类不同选择不同的药液，并在废气通过填料的过程中通过喷淋***向塔体内喷洒药液，使得塔体内的废气被反应掉并转化成无污染的气体排出以实现废气吸附功能。
但是，为了提高过滤效果，填料之间的排布会比较密集，从而使得废气不容易通过填料，使得废气通过填料的速度缓慢，进而使得废气吸附塔的吸附效率降低，仍有改进的空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种实验室废气吸附塔，具有提高吸附效率的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种实验室废气吸附塔，包括塔体，所述塔体开有进气口以及排气口，所述塔体内部设有填料，所述进气口以及出气口分别置于填料沿竖直方向的两端，所述塔体上还设有喷淋***，所述喷淋***包括药液箱、与药液箱连通的药液泵以及与药液泵连通的喷淋头，所述喷淋头置于塔体内部，所述喷淋头置于填料的顶部，所述填料包括塑料填料以及填充于塑料填料外周的活性炭，所述塑料填料包括以下质量分数的组分：
聚氯乙烯90-120份；
碳酸氢钠1.5-2份；
双羧基邻苯二甲酰亚胺7.5-10份；
硅烷偶联剂7.5-10份。
采用上述技术方案，通过加入碳酸氢钠作为发泡剂，加热使得碳酸氢钠分解并放出二氧化碳，从而使得聚氯乙烯内部形成细孔，有利于废气通过聚氯乙烯的细孔穿过填料，有利于加快废气通过填料的速度，使得废气吸附效率提高；另外，利用碳酸氢钠作为发泡剂，当碳酸氢钠分解形成碳酸钠后，碳酸钠在吸附过程中还可能会与废气中含有的水分和二氧化碳反应，生成碳酸氢钠，使得发泡剂可循环再生，当吸附塔使用一段时间后，需要再生活性炭时，通过加热使得活性炭再生的同时使得碳酸氢钠被分解，从而有利于聚氯乙烯形成细孔，有利于细孔的清理或重新形成，减少细孔在吸附过程中容易被堵塞而影响吸附效率的情况；通过加入硅烷偶联剂，有利于增强塑料填料中的有机物和无机物的相容性，使得塑料填料中的各组分更容易混合分散均匀；通过加入双羧基邻苯二甲酰亚胺，利用双羧基邻苯二甲酰亚胺具有良好的耐高温性能，有利于提高塑料填料的耐高温性能，使得碳酸氢钠的受热分解温度不容易影响塑料填料；同时，硅烷偶联剂在发挥偶联作用时，需先水解形成硅醇，硅醇上的羟基还容易与双羧基邻苯二甲酰亚胺上的羧基发生脱水反应，从而使得分子链之间互相缠结，有利于分子之间形成交联网络，从而有利于提高塑料填料的强度，使得细孔不容易对塑料填料的强度产生影响，减少塑料填料容易坍塌的情况。
本发明进一步设置为：所述塑料填料为塑料波纹板填料。
采用上述技术方案，通过塑料填料为塑料波纹板填料的设置，有利于增大塑料填料的比表面积，使得废气与塑料填料的接触面积增大，从而有利于提高废气的吸附效率，使得废气吸附的效果增强。
本发明进一步设置为：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
陶瓷粉1.5-2份。
采用上述技术方案，通过加入陶瓷粉，利用陶瓷粉具有良好的耐高温性能以及具有高强度的性能，使得塑料填料的强度和耐高温性能均增强，从而有利于减少细孔对塑料填料的强度的影响，有利于提高塑料填料的稳定性，同时有利于减少加热使得活性炭再生以及使得碳酸氢钠分解的温度对塑料填料的影响，减少塑料填料容易受热熔化的情况。
本发明进一步设置为：所述陶瓷粉的粒度为800-1200目。
采用上述技术方案，通过陶瓷粉的粒度为800-1200目的设置，有利于陶瓷粉在塑料填料中分散均匀，使得陶瓷粉更容易均匀混合于塑料填料中，从而有利于陶瓷粉更好地发挥作用。
本发明进一步设置为：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
增塑剂4.5-6份，所述增塑剂包括己二酸辛酯、己二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
采用上述技术方案，通过加入增塑剂，有利于增强聚氯乙烯的柔韧性，从而使得塑料填料的柔韧性增加，使得塑料填料不容易开裂，进而有利于提高塑料填料的拉伸强度，减少细孔对塑料填料的强度影响。
本发明进一步设置为：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
硅胶15-20份。
采用上述技术方案，通过加入硅胶，有利于增强塑料填料的吸附性能，使得塑料填料的吸附效果增强；同时，硅胶在受热时其吸附物质容易脱出，从而有利于硅胶的再生，使得硅胶可循环利用，有利于节约资源。
本发明进一步设置为：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
SDG吸附剂15-20份。
采用上述技术方案，通过加入SDG吸附剂，SDG吸附剂是一种酸性废气吸附材料，从而有利于增强塑料填料的吸附酸性气体的能力，进而有利于提高废气吸附的吸附效率和吸附效果。
本发明进一步设置为：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
碳纤维7.5-10份。
采用上述技术方案，通过加入碳纤维，利用碳纤维突出的耐腐蚀性能，有利于增强塑料填料的耐腐蚀性能，使得塑料填料不容易被废气腐蚀，有利于延长塑料填料的使用寿命，从而使得吸附效率和吸附效果不容易受到影响。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过加入碳酸氢钠作为发泡剂，使得聚氯乙烯内部结构形成细孔，有利于废气通过聚氯乙烯的细孔穿过填料，有利于加快废气通过填料的速度，使得废气吸附效率提高；
2.利用碳酸氢钠作为发泡剂，当碳酸氢钠分解形成碳酸钠后，碳酸钠在吸附过程中还可能会与废气中含有的水分和二氧化碳反应，生成碳酸氢钠，使得发泡剂可循环再生，有利于节约资源，当吸附塔使用一段时间后，需要再生活性炭时，通过加热使得活性炭再生的同时使得碳酸氢钠被分解，从而有利于聚氯乙烯形成细孔，有利于细孔的清理或重新形成，减少细孔在吸附过程中容易被堵塞而影响吸附效率的情况；
3.通过加入双羧基邻苯二甲酰亚胺，利用双羧基邻苯二甲酰亚胺具有良好的耐高温性能，有利于提高塑料填料的耐高温性能，使得碳酸氢钠的受热分解温度不容易影响塑料填料；
4.硅烷偶联剂在发挥偶联作用时，需先水解形成硅醇，硅醇上的羟基容易与双羧基邻苯二甲酰亚胺上的羧基发生脱水反应，从而使得分子链之间互相缠结，有利于分子之间形成交联网络，从而有利于提高塑料填料的强度，使得细孔不容易对塑料填料的强度产生影响，减少塑料填料容易坍塌的情况。
附图说明
图1为本发明中实验室废气吸附塔的内部结构示意图。
图中：1、塔体；11、排气口；12、进气口；13、填料；2、喷淋***；21药液泵；22、药液箱；23、喷淋管；24、喷淋头。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例，对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中，聚氯乙烯采用淄博恒凡经贸有限公司的牌号为SG-5的聚氯乙烯粉料。
以下实施例中，硅烷偶联剂采用广州市中杰化工有限公司的型号为570的硅烷偶联剂KH-570。
以下实施例中，SDG吸附剂采用天津市富莱尔环保设备有限公司的SDG-2型吸附剂。
以下实施例中，碳纤维采用上海力硕复合材料科技有限公司的目数为400目的碳纤维粉末。
实施例1
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯90kg；碳酸氢钠1.5kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺7.5kg；硅烷偶联剂7.5kg。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯90kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠1.5kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺7.5kg、硅烷偶联剂7.5kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
实施例2
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯105kg；碳酸氢钠1.75kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg；硅烷偶联剂8.7kg。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯105kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠1.75kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg、硅烷偶联剂8.7kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
实施例3
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯120kg；碳酸氢钠2kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺10kg；硅烷偶联剂10kg。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯120kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠2kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺10kg、硅烷偶联剂10kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
实施例4
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯105kg；碳酸氢钠1.75kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg；硅烷偶联剂8.7kg；陶瓷粉1.5kg；增塑剂4.5kg；硅胶15kg；SDG吸附剂15kg；碳纤维7.5kg。
在本实施例中，增塑剂为己二酸辛酯。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯105kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠1.75kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg、硅烷偶联剂8.7kg、陶瓷粉1.5kg、增塑剂4.5kg、硅胶15kg、SDG吸附剂15kg、碳纤维7.5kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
实施例5
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯105kg；碳酸氢钠1.75kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg；硅烷偶联剂8.7kg；陶瓷粉1.75kg；增塑剂5.25kg；硅胶17.5kg；SDG吸附剂17.5kg；碳纤维8.75kg。
在本实施例中，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯105kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠1.75kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg、硅烷偶联剂8.7kg、陶瓷粉1.75kg、增塑剂5.25kg、硅胶17.5kg、SDG吸附剂17.5kg、碳纤维8.75kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
实施例6
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯105kg；碳酸氢钠1.75kg；双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg；硅烷偶联剂8.7kg；陶瓷粉2kg；增塑剂6kg；硅胶20kg；SDG吸附剂20kg；碳纤维10kg。
在本实施例中，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯105kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)边搅拌边加入碳酸氢钠1.75kg、双羧基邻苯二甲酰亚胺8.7kg、硅烷偶联剂8.7kg、陶瓷粉2kg、增塑剂6kg、硅胶20kg、SDG吸附剂20kg、碳纤维10kg；
(3)搅拌10min，形成预混物；
(4)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
比较例1
一种实验室废气吸附塔，参见图1，包括塔体1，塔体1的顶端开有排气口11，塔体1靠近底部的侧壁上开有进气口12，塔体1的内部还填充有填料13。塔体1上还设有喷淋***2，喷淋***2包括药液箱22、与药液箱22连通的药液泵21以及与药液泵21连通的喷淋管23，药液箱22置于塔体1的底部，药液箱22与塔体1连通，喷淋管23远离药液泵21的一端固定有喷淋头24，喷淋头24置于塔体1内，喷淋头24置于填料13的正上方。
填料13包括塑料填料(图中未示出)以及活性炭(图中未示出)，塑料填料呈波浪纹板状，活性炭填充于相邻塑料波纹板填料的缝隙中。填料塑料包括以下质量份数的组分：
聚氯乙烯105kg。
塑料填料的制备方法如下：
(1)在200L的搅拌釜中，常温条件下，加入聚氯乙烯105kg，以200r/min的转速进行搅拌；
(2)搅拌10min，形成预混物；
(3)将预混物加热至270℃热熔，再将热熔的预混物倒入模具中，冷却成型并脱模即得塑料波纹板填料。
各实施例以及比较例的检测数据见表1-2。
实验1
在进气口中通入2L气体，并从排气口收集气体，记录气体完全从排气口排出的时间(min)。
实验2
根据GB/T1035-1970《塑料耐热性(马丁)试验方法》检测塑料填料的热变形温度(℃)。
实验3
根据GB/T1040-92《塑料拉伸性能试验方法》检测塑料填料的拉伸强度(MPa)。
表1
比较例1
气体排出时间 45
热变形温度 100
拉伸强度 23
表2
Figure BDA0001912957760000121
根据表1以及表2中实施例1-3与比较例1的对比可得：通过加入碳酸氢钠作为发泡剂，有利于聚氯乙烯的内部结构形成细孔，从而有利于废气在净化时通过聚氯乙烯的细孔穿过填料，有利于加快废气通过填料的速度，使得气体排出时间缩短，从而有利于提高吸附塔的废气吸附效率；另外，碳酸氢钠在发泡过程中受热分解成碳酸钠，碳酸钠还容易在吸附过程中与废气中的水分以及二氧化碳反应重新生成碳酸氢钠，使得发泡剂重生，有利于节约资源；通过加入双羧基邻苯二甲酰亚胺，有利于提高塑料填料的耐高温性能，使得塑料填料的热变形温度升高，从而使得碳酸氢钠的加热温度不容易影响塑料填料，减少塑料填料受热容易变形的情况；同时，双羧基邻苯二甲酰亚胺上的羧基还容易与硅烷偶联剂水解形成的硅醇上的羟基发生脱水反应，使得分子之间互相缠结，有利于交联网络的形成，从而使得塑料填料的拉伸强度增强，减少细孔对塑料填料的稳固性产生的影响，使得塑料填料不容易坍塌。
根据表2中实施例1-3与实施例4-6的数据对比可得，通过加入陶瓷粉以及增塑剂，可在一定程度上增强塑料填料的拉伸强度，有利于减少细孔对塑料填料的强度的影响；通过加入陶瓷粉还可在一定程度上提高塑料填料的耐高温性能，使得塑料填料的热变形温度升高，减少碳酸氢钠以及活性炭的加热温度对塑料填料的影响，使得塑料填料不容易受热熔化。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种实验室废气吸附塔，其特征是：包括塔体(1)，所述塔体(1)开有进气口(12)以及排气口(11)，所述塔体(1)内部设有填料(13)，所述进气口(12)以及排气口(11)分别置于填料(13)沿竖直方向的两端，所述塔体(1)上还设有喷淋***(2)，所述喷淋***(2)包括药液箱(22)、与药液箱(22)连通的药液泵(21)以及与药液泵(21)连通的喷淋头(24)，所述喷淋头(24)置于塔体(1)内部，所述喷淋头(24)置于填料(13)的顶部，所述填料(13)包括塑料填料以及填充于塑料填料外周的活性炭，所述塑料填料包括以下质量分数的组分：
聚氯乙烯90-120份；
碳酸氢钠1 .5-2份；
双羧基邻苯二甲酰亚胺7 .5-10份；
硅烷偶联剂7 .5-10份；
陶瓷粉1 .5-2份；
增塑剂4 .5-6份；
所述增塑剂包括己二酸辛酯、己二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的实验室废气吸附塔，其特征是：所述塑料填料为塑料波纹板填料。
3.根据权利要求1所述的实验室废气吸附塔，其特征是：所述陶瓷粉的粒度为800-1200目。
4.根据权利要求1-2任一所述的实验室废气吸附塔，其特征是：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
硅胶15-20份。
5.根据权利要求1-2任一所述的实验室废气吸附塔，其特征是：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
SDG吸附剂15-20份。
6.根据权利要求1-2任一所述的实验室废气吸附塔，其特征是：所述塑料填料还包括以下质量份数的组分：
碳纤维7 .5-10份。
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