[实用新型]一种可循环式二氧化碳气肥收集装置

说明书

本实用新型公开了一种可循环式二氧化碳气肥收集装置，包括储气罐、收集反应器、储水箱、气泵、第一阀门、输气管、三通阀门、第二阀门、第三阀门、送水管、导气管、送气管、排水管、排气管，充分利用了改性后的离子液体聚合物所特有的变湿再生特性，通过调节其湿度，完成CO2吸附‑解吸附‑再生循环，以实现对空气中CO2的捕集，以空气作为CO2气源，得到的CO2气肥洁净、无污染，同时可实现CO2的“负排放”，可充分利用环境条件以实现被动式空气CO2富集方案，整个过程显性能耗接近零，可有效实现节能减排。

技术领域

本实用新型涉及二氧化碳收集技术领域，特别是涉及一种可循环式二氧化碳气肥收集装置。

背景技术

目前，设施农业技术是一种依靠科学技术支撑的高新技术产业，也是当前国际上比较推崇的产业之一，设施农业技术是我国农业现代化重点推进的主要方向，对加快我国农业生产效益具有重要作用。近年来，世界各国为更好地推动本国农业的种植效益，都将设施农业技术作为主要的种植技术措施。玻璃温室被称为装备水平最高的温室，我国有 9000公顷，仅次于荷兰，位居世界第二。 但设施蔬菜和设施花卉的单产均不足荷兰等发达国家的 15%，主要因为设施蔬菜集约化经营盈利水平低下，装备和装备集成不足，其中没有合适的CO2气肥供应也是原因之一。棚室气密性强，严冬季节为了保温蓄热，通风系数小、时间短，造成温室内二氧化碳匮乏，从而影响植物光合作用。实验表明，在揭草苫后到通风之前，使用二氧化碳气肥技术，一般可亩增产20-30%，并能促进开花，增加果数和果重，提高作物品质。

CO2气肥技术是现代设施农业的重要组成部分，主要是指将CO2作为一种植物肥料，施加在植物表面，进而促进植物进行光合作用，种植户可以根据天气条件的不同来自行选择CO2气肥的施加量，通过促进植物光合作用的效率，进而提高植物在生长淡季的种植效益。当前CO2气肥供给技术包括液体CO2法、燃料燃烧法、CO2颗粒气肥法以及化学反应法，这些技术均存在不可再生、成本较高、可控性差以及二次污染等问题。因此，急需开发清洁、高效、可重复利用的CO2气肥供给技术。空气是最丰富的CO2气源之一，只要把空气中CO2浓度提升3-5倍，便可直接供给温室大棚。然而，而从空气中捕集CO2不仅具备绿色、可再生的优点，还可与植物固碳相结合，实现“负排放”。空气中CO2浓度极低，常规的CO2捕集技术在空气CO2捕集领域面临着效率低下、能耗及成本激增等问题。

美国Membranes International Inc.生产的AMI-7001强碱性阴离子交换膜作为初始材料，并对其进行了一系列的改性后处理，使膜材料产生微米级的通道，以可以更好的从空气中直接捕集CO2，具体合成与改性步骤如下：1)、水合过程：由于膜本身非常干燥且脆。为了进行后续加工，需要对阴离子交换膜进行水合处理。首先配置1L的5%的NaCl溶液，放入容积为2000ml的烧杯中。将膜材料放置于烧杯中，使其完全被NaCl溶液浸没。然后转子放入烧杯，将烧杯放置在恒温磁力搅拌器上进行搅拌，持续12个小时。这个过程中可以使膜进行充分的水合和软化。2)、扩孔过程：阴离子交换膜在进行水合处理之后，膜已经充分软化并且膨胀到合适体积，但是目前构成膜材料的二乙烯基苯交联的凝胶聚苯乙烯之间的空隙无法使CO2分子自由进入，CO2吸收效率低，无法满足需要，故需对其进行扩孔处理。将纯净水煮沸，待其冷却至85 ℃-90 ℃之间时，将其放入实验烧杯中。将已经进行过水合处理的阴离子交换膜放入烧杯中，使其被完全浸没。约20分钟后，将阴离子交换膜取出冷却，等待进行下一步处理。3)、官能化过程：进行过扩孔处理之后，阴离子交换膜已经满足了从空气中吸收CO2的初始条件。但现在季胺基的官能团还是Clˉ离子，所以我们要对其进行官能化处理，使其可以直接从空气中捕集CO2。首先，配置浓度为1mol/L的NaCO3溶液，将其放入实验烧杯中。将之前进行过扩孔处理并冷却完毕的阴离子交换膜放入烧杯，使其完全被浸没。约2小时后，将阴离子交换膜取出，用蒸馏水将其冲洗干净后，装入盒中备用。将反应完的废液进行检测，如果废液中没有Clˉ离子，则阴离子交换膜完成官能化。如果废液中仍检测出Clˉ离子，则还需对其进行官能化处理，直到废液检测不出Clˉ离子为止，得到改良后的阴离子交换膜。

实用新型内容