[发明专利]石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置及工艺

权利要求书

1.石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：包括废气预处理单元及废气净化单元，所述废气净化单元内从下至上依次设有连通的燃烧室、石墨烯多孔陶瓷蓄热体及三维介孔石墨烯骨架，所述燃烧室内设有燃气喷嘴和催化VOCs燃烧的第一级石墨烯催化剂，所述石墨烯多孔陶瓷蓄热体内设有第二级石墨烯催化剂，所述三维介孔石墨烯骨架内设有VOCs降解催化剂；所述废气预处理单元经设于所述石墨烯多孔陶瓷蓄热体内的换热管与所述燃烧室连通，所述废气预处理单元包括碱性石墨烯净化柱和酸性石墨烯净化柱；所述石墨烯多孔陶瓷蓄热体贮存所述燃烧室产生的部分热量，并通过热交换传递给所述换热管及所述第二级石墨烯催化剂。

2.根据权利要求1所述的石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：所述碱性石墨烯净化柱内填充有弱碱性的氨基化石墨烯、氨基化石墨烯氧化物、氨基化石墨烯-高分子材料、壳聚糖-石墨烯复合膜、壳聚糖-石墨烯氧化物、金属粒子/壳聚糖-石墨烯、氨基化石墨烯-离子液体、PAMAM树状大分子-石墨烯、石墨烯-碱性离子液体纳米复合材料中的任意一种；

所述酸性石墨烯净化柱内填充有弱酸性的氧化石墨烯、羧基化石墨烯、羟基化石墨烯、氧化石墨烯-氧化碳纳米管、酸性离子液体-氧化石墨烯、聚乙醇酸-氧化石墨烯、聚乳酸-氧化石墨烯、聚乙烯醇缩丁醛-氧化石墨烯纳米复合材料中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：所述第一级石墨烯催化剂为Pt/硼掺杂石墨烯、Ru/氮化硼、Pd/硼掺杂石墨烯、Pt-MnO₂/硼掺杂石墨烯、MnO_x-CoO_x-CuO_x/硼掺杂石墨烯中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：所述第二级石墨烯催化剂为Cr₂O₃-MnO₂-CuO/石墨烯、Fe_xS-MnO₂/石墨烯、CeO₂-TiO₂/氮掺杂石墨烯、Cu-Mn/石墨烯、Zn₂GeO₄/石墨烯、Cr₂O₃/ZrO₂、Cu-Mn-Ti-石墨烯、Cu-Mn-Ce/石墨烯、Pd-Pt-Cu/石墨烯、Pt-Ce-La-Zr/硼掺杂石墨烯、CuMnO_x-CeO₂/石墨烯中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：所述VOCs降解催化剂为Cr₂O₃-MnO₂-CuO、Fe_xS-MnO₂/、CeO₂-TiO₂、CeO₂-TiO₂-[CoW₁₂O₄₀]^5--、Cu-Mn、Zn₂GeO₄、Cr₂O₃^-ZrO₂、Cu-Mn-Ti、Cu-Mn-Ce、Cu-Mn-Ag、Pd-Pt-Cu、Pt-Ce-La-Zr中的任意一种。

6.根据权利要求1-4任一项所述的石墨烯吸附-蓄热式催化燃烧净化VOCs装置，其特征在于：所述石墨烯多孔陶瓷蓄热体以市售多孔陶瓷材料为基材，经超声处理、二氯化铜或二氯化锌溶液梯度浸泡、提拉后真空干燥，再以乙炔或甲烷为碳源，经化学气相沉积制备而成。