[发明专利]一种用于有限空间硫化氢气体的吸附装置及改性吸附材料

说明书

本发明属于有毒有害气体吸附技术领域，公开了一种用于有限空间硫化氢气体的吸附装置及改性吸附材料，设置有：无叶风扇与吸附材料共同构成吸附模块，在吸附模块出风口设有感知模块；感知模块与信号模块相连，与吸附模块位于同一固定板上；固定板下方设置有加压排风通道与集气罩；集气罩与离心式风机连接，加压排风通道、集气罩、离心式风机通过外壳保护。吸附材料基于UiO‑68改性，通过将金属位点替换为Cusupgt;2+/supgt;，将有机配体部分连接形成网状结构，并引入羟基官能团，增强对硫化氢气体分子的捕捉。本发明通过感知城市地下有限空间内的硫化氢气体浓度，来控制吸附装置的打开与关闭，避免吸附材料久置引起潮解失效，可以使人员进入作业，通过吹扫吸附的方式将环境内的硫化氢气体浓度降低到危险阈值以下。

技术领域

本发明涉及有毒有害气体吸附技术领域，特别是涉及一种用于有限空间硫化氢气体的吸附装置及改性吸附材料。

背景技术

有限空间通常为封闭或部分封闭，因其进出口狭窄有限、自然通风不良所以容易导致硫化氢气体积聚，主要涉及地下管道、地底隧道、地铁、沼气池、污水井及煤矿井下。据统计，硫化氢中毒是导致有限空间事故的最主要因素，其次为硫化氢气体发生的爆炸、爆燃事故。硫化氢气体严重威胁作业人员生命健康和设备安全。

硫化氢是一种无机化合物，分子式为H₂S，分子量为34，标准情况下为一种易燃酸性气体，无色，低浓度时表现出臭鸡蛋气味，是强烈的神经毒素，人体吸入少量一定浓度的硫化氢后即会出现“电击样”死亡。

城市地下有限空间作业吸附硫化氢气体主要存在问题为：

一、传统吸附材料吸附速率慢，吸附量少，难以重复利用，再生困难，且直接暴露在空气中易氧化、潮解；二、作业人员进入有限空间之前对于空间内存在的硫化氢气体的浓度未知，存在侥幸心理贸然进入有限空间进行作业；三、未在作业开始前对硫化氢气体进行吸附，导致作业人员进入有限空间后立刻因吸入有毒有害气体而立即丧失意识；四、传统吸附方式多为在有限空间内静置吸附剂，吸附速率慢。

金属有机骨架材料(MOFs)具有比表面积大、孔体结构可调等特点，在气体吸附领域有广阔应用前景。分子模拟可以快速筛选、改性出适合吸附硫化氢气体的金属有机骨架材料，以降低实验成本。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种用于有限空间硫化氢气体的吸附装置及改性吸附材料，吸附材料主要基于经过筛选、改性的金属有机骨架材料(MOFs)。本发明可以实现在有限空间内硫化氢气体的智能感知、高效吸附，保障作业人员安全。

所述的用于有限空间硫化氢气体的吸附装置主要包括：

感知模块，与信号模块相连，包括硫化氢气体识别模块与硫化氢气体源定位模块，用于识别硫化氢气体浓度，并根据浓度、有限空间体积信息定位硫化氢气体源位置；

信号模块，包括信号输入模块，根据传感器识别结果进行判断，一旦达到气体浓度危险阈值就将信号输入到信号处理模块；信号处理模块，将根据输入信号结果进行判断，对判断结果进行判定并输入至信号输出模块，信号输出模块与报警装置相连，使有限空间工作人员在进入空间作业前可以得到报警信号；信号反馈模块，吸附装置工作完成后继续检测环境中硫化氢气体含量，并将数据传至云端；

中控模块，对感知模块、信号模块输入信息进行处理，对吸附模块的行为进行调控；

吸附模块，吸附模块由吸附材料模块与空气倍增器模块组成，吸附材料模块主要基于经过筛选、改性的MOFs材料；空气倍增器模块对有限空间内的气体进行增压，形成气流对吸附材料进行吹扫，提高吸附效率；

电机控制模块，根据信号输出结果对装置进行控制，根据有限空间内情况打开装置进行吸附。

储能模块，为感知模块、信号模块、电机控制模块及关闭模块提供动力。