本實用新型涉及氣體吸附/脫附研究領(lǐng)域，特別涉及一種CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置。

背景技術(shù)：

隨著化石燃料大量使用和生態(tài)環(huán)境遭到持續(xù)破壞，空氣中CO₂濃度逐年升高，而這導(dǎo)致的全球變暖等一系列環(huán)境問題已對人類造成了極大的不良影響。故尋找并實用新型一種能高效吸附二氧化碳的技術(shù)是刻不容緩的。

目前大多數(shù)對于工業(yè)排放廢氣的處理方法過于單向且會產(chǎn)生二次污染，為了克服上述問題，已有研究人員提出利用吸附劑對二氧化碳進行吸附-脫附，并進一步將吸附材料與轉(zhuǎn)輪結(jié)合來實現(xiàn)循環(huán)的吸附-脫附。但是目前的裝置，普遍存在二氧化碳與吸附材料接觸面積不夠的缺點，導(dǎo)致效率較低，連續(xù)工作能力較差。

為此，研究一種可以高效、循環(huán)吸附/脫附二氧化碳的裝置具有重要的實用價值和研究意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置，其大大提高了吸附材料的利用率，對二氧化碳的吸附與脫附集中于同一個轉(zhuǎn)輪上，自動實現(xiàn)吸附-脫附過程，處理更趨于體系化和流程化。

本實用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)：一種CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置，包括動力驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)輪和氣體導(dǎo)管，所述動力驅(qū)動裝置驅(qū)動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)輪上設(shè)有若干個氣體進出孔，每個氣體進出孔分別與氣體導(dǎo)管連接；所述轉(zhuǎn)輪內(nèi)包括若干個吸附區(qū)和若干個脫附區(qū)，相鄰的區(qū)域彼此密封；每個吸附區(qū)內(nèi)設(shè)有若干層分割層，每一分割層中填塞有吸附劑，每一層分割層在左右兩端分別設(shè)有用于待吸附氣體或凈化氣體通過的氣孔，待吸附氣體或凈化氣體依次經(jīng)過每一分割層的氣孔后從氣體進出孔排出。

優(yōu)選的，所述吸附劑采用MOF材料。作為多孔材料的明日之星MOF材料具有比表面積大、孔道可調(diào)控、可功能化等特點，吸附性能較以往傳統(tǒng)的吸附材料有大大提升。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)輪采用耐溫500℃以上的陶瓷纖維紙制成。

優(yōu)選的，所述每個吸附區(qū)內(nèi)分割層之間采用陶瓷纖維紙分隔開來。

優(yōu)選的，所有氣體進出孔以及分割層內(nèi)的氣孔處均設(shè)有高分子膜。從而既能保證氣流的順利通過，又能有效防止吸附劑移位。

優(yōu)選的，所述循環(huán)處理裝置包括一控制器，同時在各個氣體導(dǎo)管上均設(shè)有電動閥門，各個閥門以及動力驅(qū)動裝置均分別與上述控制器連接。通過該方案，可以進一步實現(xiàn)自動循環(huán)控制。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：

1、現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)輪多為豎直圓截面的轉(zhuǎn)輪，而本實用新型利用吸附材料受力特點采用橫放模式，將圓截面置于水平平面，并在轉(zhuǎn)輪內(nèi)部分層，層層相隔，以保證氣體充分通過吸附劑，使吸附劑得到充分利用，大大提高了二氧化碳的吸附效率。

2、本實用新型在轉(zhuǎn)輪內(nèi)設(shè)置若干個吸附區(qū)和脫附區(qū)，在一個位置吸附或脫附完成后，僅需旋轉(zhuǎn)一定角度，就能循環(huán)工作，使得二氧化碳的吸附與脫附均在同一個轉(zhuǎn)輪里完成，吸附效率高，能有效減少制作工序，節(jié)約制備成本。且設(shè)備的空間占用大大減小，適用于空間較小的場所。

3、本實用新型將吸附材料橫放，不必考慮轉(zhuǎn)輪運轉(zhuǎn)時吸附材料的放置情況，只需利用陶瓷纖維紙與高分子膜將材料隔開放置即可。

4、本實用新型使用MOFs材料作為吸附劑，大大提高了吸附效果。

5、本實用新型具有較小的流動阻力，高熱質(zhì)傳遞系數(shù)，可連續(xù)循環(huán)吸附-脫附，具有良好的工業(yè)二氧化碳脫除應(yīng)用潛力。

附圖說明

圖1為本實施例中轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實施例中轉(zhuǎn)輪的一橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實施例中轉(zhuǎn)輪的另一橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實施例中其中一個吸附區(qū)中分割層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實施例循環(huán)處理裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細(xì)的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。

參見圖4，本實施例所述CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置，包括動力驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)輪1和氣體導(dǎo)管，所述動力驅(qū)動裝置包括轉(zhuǎn)輪電機2和傳送帶3，轉(zhuǎn)輪電機轉(zhuǎn)動帶動傳送帶轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)輪上設(shè)有若干個氣體進出孔，每個氣體進出孔分別與氣體導(dǎo)管連接。

參見圖1，本實施例中轉(zhuǎn)輪一個空心的圓柱體，內(nèi)部空腔分為四個區(qū)，每個區(qū)上方和下方開有氣體進出孔，用于待吸附氣體或凈化氣體通過。氣體進出孔的孔徑大小視轉(zhuǎn)輪規(guī)格及氣體導(dǎo)管大小而定。

本實施例中，吸附劑選用了CU-BTC材料。CU-BTC材料屬于多孔材料中的金屬-有機骨架材料MOFs材料，

本實施例CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置可通過下述方法制備：

步驟1：以耐溫500℃以上的陶瓷纖維紙，經(jīng)由成型機制作成為載體，將該載體作為盛放吸附劑的容器，載體直徑應(yīng)與轉(zhuǎn)輪規(guī)格相符。

步驟2：運用陶瓷纖維紙制作如圖1所示結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)輪，大體為一個空心的圓柱體，并將內(nèi)部空腔分為四個部分，每個部分上方和下方開有氣體進出孔。

步驟3：將已經(jīng)盛放吸附劑的載體平均分割成四份，使之呈四分之一圓形。

步驟4：將已經(jīng)切割好的載體放入轉(zhuǎn)輪中的吸附區(qū)，形成多層結(jié)構(gòu)，每一分割層之間由陶瓷纖維紙分隔開來。

步驟5：以縱切每四分之一個轉(zhuǎn)輪為單位，每一層分割層上都開一個氣孔，并且氣孔的位置應(yīng)錯開，如圖4所示，①層的小孔如果開在靠近圓周邊緣的位置，那么②層的小孔開在靠近圓周中心的位置，③層的小孔又開在靠近圓周邊緣，以此類推，以保證氣體能充分通過絕大部分的吸附劑，達(dá)到預(yù)期的吸附效果。

步驟6：每一層分隔層的氣孔以及轉(zhuǎn)輪上下端部的氣體進出孔均用高分子膜封住，既能保證氣流的順利通過，又能有效防止吸附劑移位。

本實施例CO₂吸附/脫附循環(huán)處理裝置的處理方法，包括步驟：

(1)控制器根據(jù)輸入指令發(fā)送控制信號到各個氣體導(dǎo)管上的電動閥門，控制吸附區(qū)對應(yīng)的氣體導(dǎo)管上的電動閥門導(dǎo)通，脫附區(qū)對應(yīng)的氣體導(dǎo)管上的電動閥門閉合；

(2)控制待吸附氣體進入當(dāng)前吸附區(qū)，氣體依次經(jīng)過該吸附區(qū)中的各個分割層，氣體中的CO₂被分割層中的吸附劑吸附；

(3)吸附飽和后，控制器發(fā)送控制指令到動力驅(qū)動裝置以使轉(zhuǎn)輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使得當(dāng)前的吸附區(qū)被旋轉(zhuǎn)到脫附區(qū)；

(4)控制器控制吸附區(qū)對應(yīng)的氣體導(dǎo)管上的電動閥門閉合，脫附區(qū)對應(yīng)的氣體導(dǎo)管上的電動閥門導(dǎo)通；

(5)控制氮氣進入當(dāng)前脫附區(qū)，在脫附區(qū)內(nèi)將吸附劑吸附的CO₂脫去；

(6)控制器重復(fù)執(zhí)行步驟(1)-(5)。

圖2、3分別為轉(zhuǎn)輪不同橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖，其箭頭表示了氣體走向。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。