一种具有极大比表面积的油烟吸附装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及厨房油烟吸附领域，具体涉及一种利用油茶果壳炭作为吸附材料，具有极大比表面积的油烟吸附装置及其加工方法。

背景技术

油烟吸附技术是厨房油烟处理的新领域。目前家用油烟机油烟净化的原理主要是过滤法和机械法。离心风机在油烟机内部形成负压，油烟在压力差的驱动下进入油烟机，在惯性碰撞、扩散、拦截等作用下被过滤网阻隔了大部分固体、液体小颗粒；剩余的油烟进入离心机，在离心力的作用下液体油烟颗粒与烟道壁面碰撞，凝结在壁面上而被除去。但该方法无法将油烟中的气态物质除去，且油烟会积累在滤网和烟道上，影响油烟机性能。因此油烟吸附技术应运而生。油烟吸附技术是利用某些特定材料具有多孔结构，当流体与该材料接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄的原理去除油烟的方法。目前应用最广的吸附材料是活性炭，但由于饮食业油烟中的相对湿度常常高于80％,活性炭表面的极性基团会产生对水分子明显的强竞争吸附,使其对水分子的吸附容量迅速增大从而对油烟分子的吸附容量急剧减小，因此活性炭会很快失效，而且活性炭价格昂贵，所以活性炭不适用于油烟吸附方面。本发明采用了吸附性能更好价格更低的油茶果壳炭作为吸附材料，设计了具有较大比表面积的结构装置，对于提高油烟去除效率，降低成本，节约能源，保护环境，提高油烟机使用寿命，具有重要意义。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种具有极大比表面积的油烟吸附装置，以提高厨房油烟机的油烟净化效率，从而减少油烟的排放，保护环境；同时所用吸附材料价格低廉，可降低成本，为大规模生产提供保障。

本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：

本发明具有极大比表面积的油烟吸附装置的加工方法，步骤如下：

1)将油茶果壳粉碎，经筛分得到小于200目细度的果壳粉，果壳粉配入煤焦油作为黏结剂，果壳粉与煤焦油的质量比例为4:1，两者在混捏机中混捏15-20分钟，然后在17-20MPa的压力下用立方体模具挤压成型得到胚体；

2)将胚体进行冲孔加工,得到所需阶数的立方体；

3)将步骤2)加工后的立方体放入管式炉中,在氮气保护下以5℃/min的速率升温至500℃，碳化1小时，氮气流速为40ml/min。

4)将步骤3)碳化后的立方体冷却至室温后在氯化锌溶液中浸渍12小时活化，氯化锌溶液浸没立方体，其中溶质氯化锌与立方体的质量比为2:1，

5)将步骤3)处理后的立方体烘干，然后升温至500-600℃活化1小时；冷却至室温后用80℃蒸馏水清洗直至洗出炭水呈中性，最后在烘箱内于105℃下干燥8小时后即得到具有极大比表面积的油烟吸附装置；

所述的将胚体进行冲孔加工的具体步骤为：

a)记步骤1)得到的立方体胚体为0阶立方体，其边长为a，采用底面边长为b＝a/3的正四棱柱模具对步骤1)得到的立方体胚体进行冲孔加工，冲去位于立方体每个面中心及位于立方体中心的边长为b的小立方体，冲孔工艺冲下部分的总体积为7b³，得到的带冲孔的镂空立方体为1阶立方体；

b)1阶立方体视为由20个边长为b的小立方体组成的结构，采用底面边长为c＝b/3的正四棱柱模具对步骤a)得到的1阶立方体进行冲孔加工，冲去位于每个边长为b的小立方体的面中心及位于立方体中心的边长为c的立方体，每个边长为b的立方体冲下部分的总体积为7c³，最终得到的带冲孔的立方体为2阶立方体；2阶立方体与1阶立方体相比每个面多出8个面积为c²的冲孔，所述面积为c²的冲孔均匀排布在面上；

c)按照步骤b)所述方法对上次冲孔所得立方体不断进行冲孔加工，每次冲孔所用模具的边长均为上次的1/3；得到n阶立方体，n阶立方体与n-1阶立方体相比每个面多出8^n-1个面积为x²的冲孔；所述面积为x²的冲孔均匀分布在面上；其中x＝a/(3ⁿ)。

进一步的，本发明公开了一种所述方法加工得到的具有极大比表面积的油烟吸附装置，所述的n＝3-6，所述油烟吸附装置内的孔洞互相连通。

所述油烟吸附装置的吸油烟方法，其特征在于油烟气从吸附装置的一个表面进入吸附装置内部，在吸附装置内部与吸附材料充分接触后被其吸附，净化后的油烟从吸附装置的另外五个表面排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在油烟机尾部安装所述装置，可有效减少油烟排放，从而保护大气环境；本发明采用油茶果壳碳作为吸附材料，很好的解决了活性炭对油烟吸附效果差的问题，并且油茶果壳炭可再生，价格低廉，吸附完后的材料可直接当做燃料进行燃烧，回收了油烟中的一部分能量，无二次污染；本发明采用特殊的加工方式，大大增加了材料的比表面积，强化气固间接触，加强传质，可有效提高材料的吸附性能，同时该结构可减小气流压降，减小流动阻力，使烟气能更顺利地排出室外。

附图说明

图1是不进行加工时吸附材料(0阶立方体)的结构示意图。

图2是加工一次后吸附材料(1阶立方体)的结构示意图。

图3是加工两次后吸附材料(2阶立方体)的结构示意图。

图4是用于冲压加工的模具。

图5是烟气在吸附装置内的流动方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-5所示，一种具有极大比表面积的油烟吸附装置，其加工方法步骤如下：

1)将油茶果壳粉碎，经筛分得到小于200目细度的果壳粉，果壳粉配入煤焦油作为黏结剂，果壳粉与煤焦油的质量比例为4:1，两者在混捏机中混捏15-20分钟，然后在17-20MPa的压力下用立方体模具挤压成型得到胚体；

2)将胚体进行冲孔加工,得到所需阶数的立方体；

3)将步骤2)加工后的立方体放入管式炉中,在氮气保护下以5℃/min的速率升温至500℃，碳化1小时，氮气流速为40ml/min。

4)将步骤3)碳化后的立方体冷却至室温后在氯化锌溶液中浸渍12小时活化，氯化锌溶液浸没立方体，其中溶质氯化锌与立方体的质量比为2:1，

5)将步骤3)处理后的立方体烘干，然后升温至500-600℃活化1小时；冷却至室温后用80℃蒸馏水清洗直至洗出炭水呈中性，最后在烘箱内于105℃下干燥8小时后即得到具有极大比表面积的油烟吸附装置；

所述的将胚体进行冲孔加工的具体步骤为：

a)记步骤1)得到的立方体胚体为0阶立方体(如图1所示)，其边长为a，采用底面边长为b＝a/3的正四棱柱模具(如图4所示)对步骤1)得到的立方体胚体进行冲孔加工，冲去位于立方体每个面中心及位于立方体中心的边长为b的小立方体，冲孔工艺冲下部分的总体积为7b³，得到的带冲孔的镂空立方体为1阶立方体(如图2所示)；

b)1阶立方体视为由20个边长为b的小立方体组成的结构，采用底面边长为c＝b/3的正四棱柱模具(如图4所示)对步骤a)得到的1阶立方体进行冲孔加工，冲去位于每个边长为b的小立方体的面中心及位于立方体中心的边长为c的立方体，每个边长为b的立方体冲下部分的总体积为7c³，最终得到的带冲孔的立方体为2阶立方体(如图3所示)；2阶立方体与1阶立方体相比每个面多出8个面积为c²的冲孔，所述面积为c²的冲孔均匀排布在面上；

c)按照步骤b)所述方法对上次冲孔所得立方体不断进行冲孔加工，每次冲孔所用模具的边长均为上次的1/3；得到n阶立方体，n阶立方体与n-1阶立方体相比每个面多出8^n-1个面积为x²的冲孔；所述面积为x²的冲孔均匀分布在面上；其中x＝a/(3ⁿ)。

所述的n＝3-6，所述油烟吸附装置内的孔洞互相连通。

所述0阶立方体由油茶果壳碳制成，油茶果壳作为农业废弃物是一种丰富的可再生资源，经过碳化后可制成具有强吸附性能的油茶果壳炭。

所述n阶立方体可根据上述加工方法和实际情况所需加工而成，油烟从立方体的一面进入，通过其内部的孔隙后从另外五个面排出，由于油烟与吸附材料之间有很大的接触面积，可强化气固间的接触，从而提高吸附效率。

所述油烟吸附装置安装于家用油烟机的尾部管道中，对油烟进行进一步的处理和净化。如图5所示，油烟气从吸附装置的一个表面进入其内部，在内部与固体材料充分接触后被其吸附，净化后的油烟可从吸附装置的另外五个表面排出。该设计既增大了气固间的接触面积，又可以减小气体的压降，在保证高吸附效率的同时又可以减少流动阻力。

所述油烟吸附装置的吸附能力达到饱和后可直接拆卸更换新装置，废料无需清洗，可作为燃料进行燃烧，二次利用。