二氧化碳气体吸附分离膜、其应用及地下设施安全装置

1.本发明涉及二氧化碳气体吸收分离领域，具体提供一种二氧化碳气体吸附分离膜、其应用及地下设施安全装置。


背景技术：

2.检查井和地窖等地下设施容易发生缺氧兼二氧化碳中毒事件。原因在于，检查井的管渠中容易沉积聚集污水中的有机物。这些有机物经厌氧发酵分解产生的甲烷、硫化氢、二氧化碳等气体，操作人员如未加防范进入井内，会造成窒息死亡。菜窖或地窖等由于储存过冬蔬菜瓜果的呼吸作用，导致封闭空间充满二氧化碳，进入人员窒息死亡的事故也多有报道。为防止此类事故的发生，保证排水管渠检修人员或地窖管理人员能较安全地进行操作，有时在检查井上设置通气管，但二氧化碳和硫化氢的比重比空气略重，通风比较非常缓慢，通风过程中的二氧化碳和硫化氢浓度未知，给操作人员带来麻烦。
3.常见的二氧化碳捕集吸收技术包括吸收法、膜分离法和选择性吸附分离法。前两者通常面对较大的技术问题，比如胺基吸收剂吸收效率较低、毒性强、腐蚀性高、操作不便，以及需要高压实现膜分离从而导致能耗增大，分离效率和产品纯度低。而使用多孔碳材料实现二氧化碳选择性吸附分离的方法被认为是最具潜力的技术。多孔碳材料具有发达且易调控的孔隙结构、巨大的比表面积，以及较强的化学和热稳定性，同时对co2的吸附容量大，分离效率高，原料来源广泛，成本相对低廉，且由于强吸附作用无需普通膜工艺的高压高能耗操作。然而，实施合理有效的多孔碳设计策略是实现高效率co2捕集的关键。已有多项研究证明碳气凝胶和金属配合物（如钌、钴等）仿生酶协同增强吸附固定表面的co2浓度；但金属配合物仅在太阳光照条件下才能发挥作用，不适用于检查井或地窖等地下无光环境，且碳材料比表面积限制了二氧化碳吸收，仿生酶活性也有待提高。


技术实现要素：

4.本发明是针对上述现有技术的不足，提供一种对二氧化碳气体具有较强分离吸收作用的二氧化碳气体吸附分离膜。
5.本发明进一步的技术任务是提供上述二氧化碳气体吸附分离膜的应用。
6.本发明更进一步的技术任务是提供一种地下设施安全装置。
7.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：二氧化碳气体吸附分离膜，其特点是内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料经冷冻、干燥制得所述二氧化碳气体吸附分离膜，其中，内啡肽的质量分数大于1%，碳酸酐酶的质量分数大于5%。
8.作为优选，二氧化碳气体吸附分离膜中内啡肽的质量分数为1%-2%，碳酸酐酶的质量分数为5%-8%。
9.作为优选，本发明二氧化碳气体吸附分离膜的制备方法包括：s1.氧化石墨烯分散液与过渡元素金属氧化物混合并分散均匀后，加入质量1.5-3倍于过渡元素金属氧化物的异丙醇，形成石墨烯凝胶溶液，所述过渡元素金属氧化物为五
氧化二铪水合氧化物、二氧化钛或者二氧化锆；s2. 石墨烯凝胶溶液经水热反应，自组装形成具有三维孔道结构的石墨烯水凝胶，备用；s3. 将碳酸酐酶与内啡肽完全溶解于有机溶剂中，形成诱导生物酶溶液，所述有机溶剂为无水乙醇、甘油和/或异丁醇；s4.将石墨烯水凝胶与诱导生物酶溶液混合，反应得到内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料；s5. 内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料经冷冻、干燥，得到二氧化碳气体吸附分离膜。
10.作为优选，步骤s1氧化石墨烯分散液与过渡元素金属氧化物在超声条件下形成分散均匀的体系，分散体系中过渡元素金属质量分数为8-10%（特别优选为8-9%）；异丙醇的加入量特别优选为过渡元素金属氧化物质量的2-2.5倍。
11.作为优选，步骤s2包括：在170-190℃的温度下水热反应18-30h，降至30-50℃（特别优选为32-38℃）后继续反应0.1-2h。
12.作为优选，步骤s3中碳酸酐酶和内啡肽的质量比为1:(0.1-0.5)，特别优选为1:(0.1-0.3)；碳酸酐酶和有机溶剂的质量体积比为1: (30-60)g/ml，特别优选为1: (40-55)g/ml。
13.作为优选，步骤s5中诱导生物酶负载的石墨烯水凝胶材料在4℃条件下冷冻3-5h，而后冷冻干燥30-42h，得到二氧化碳气体吸附分离膜。
14.本发明二氧化碳气体吸附分离膜是具有三维孔道结构的空间网络结构，比表面积大。材料内部及表面镶嵌有内啡肽合成激素诱导的碳酸酐酶，具有非常好的二氧化碳的分离、捕集和吸收能力，可用于任意一种环境（如检查井、地窖、矿井等）下的二氧化碳分离吸收。
15.本发明地下设施安全装置包括二氧化碳吸收单元，二氧化碳吸收单元中设置有本发明所述的二氧化碳气体吸附分离膜。
16.作为优选，所述二氧化碳吸收单元还包括支撑框架、真空泵，支撑框架上设置有碳捕集多孔板，二氧化碳气体吸附分离膜设置在碳捕集多孔板中。例如，所述碳捕集多孔板可由两层网板组成，两层网板可拆卸连接，二氧化碳气体吸附分离膜置于两层网板之间。所述真空泵设置在支撑框架上，用于为支撑框架内部提供负压。
17.作为优选，二氧化碳气体吸附分离膜靠近框架内部的一侧设置有碱石灰涂层，所述碱石灰涂层为浸润有氢氧化钠溶液的聚酯纤维材料，聚酯纤维材料通过共聚乳液粘覆在二氧化碳气体吸附分离膜一侧。
18.所用共聚乳液可选用丙烯酸酯基共聚乳液，具体为甲基丙烯酸酯与乙酸乙烯酯以质量分数4:1的比例混合后得到的乳化液。
19.作为优选，本发明安全装置还可以包括气体探测单元和电缆牵引绳单元，所述气体探测单元包括镂空盒体、二氧化碳传感器，镂空盒体固定在框架上，二氧化碳传感器固定在镂空盒体中；所述电缆牵引绳单元包括缆绳、手柄外壳、探测组件电源、气泵电源插头，缆绳固定在手柄外壳与二氧化碳吸收单元之间，探测组件电源、气泵电源插头均固定在手柄外壳
上，并分别通过探测单元电线、气泵电线连接气体探测单元和真空泵。
20.作为优选，缆绳、探测单元电线、气泵电线束成一根，且被绝缘材料包裹。所述绝缘材料为防水耐火抗高温材料，如聚氨酯材料或者聚氯乙烯树脂材料等。
21.作为优选，所述支撑框架上固定有手提拉手、固定拉环，缆绳下端与固定拉环连接。
22.作为优选，所述气体探测单元还包括固定在镂空盒体上的硫化氢传感器、探测指示灯，二氧化碳传感器、硫化氢传感器及探测指示灯均连接探测单元电线。
23.作为优选，所述电缆牵引绳单元还包括探测开关、开关指示灯、可抽拉气泵电线末端，探测开关、开关指示灯均与探测组件电源电连接，可抽拉气泵电线末端与气泵电源插头连接。
24.本发明中，所述气体探测单元还可以与二氧化碳吸收单元整合为一体，将二氧化碳传感器、硫化氢传感器和探测指示灯直接固定在二氧化碳吸收单元的支撑框架外侧。
25.本发明的二氧化碳气体吸附分离膜、其应用及地下设施安全装置和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：（一）采用内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料作为二氧化碳气体吸附分离膜，石墨烯气凝胶纳米骨架提高了巨大的表面积，二氧化碳分子与材料充分接触。同时，碳酸酐酶经内啡肽诱导后活性显著增强，提高了对二氧化碳的捕集效率；（二）石墨烯凝胶溶液的水热反应采用阶梯温度的设置，分别在170-190℃和30-50℃下操作石墨烯溶液，既可以保证高温水热反应下形成三维孔道空间网络结构的石墨烯凝胶，又可以在常温下加入酶和内啡肽，进一步强化其二氧化碳分离活性，还能够避免在后续干燥等过程中出现酶及激素的损失；（三）通过传感器可实时监测境内气体二氧化碳和硫化氢，为操作人员提供可靠参考依据，保障人身安全；（四）可通过随时更换碳捕集多孔板或其中的二氧化碳气体吸附分离膜提高二氧化碳吸附量，方便高效；（五）在真空泵抽吸的推动下二氧化碳气体吸附分离膜能够尽可能多的捕集二氧化碳，能够在短时间内实现检查井或者地窖中空气的更换，解决了当前检查井维修或地窖操作过程中的后顾之忧。
附图说明
26.附图1是实施例一地下设施安全装置的结构示意图。
27.附图2是图1所示地下设施安全装置操作示意图。
28.附图3是实施例九地下设施安全装置的结构示意图。
29.附图中的标记分别表示：1、二氧化碳吸收单元，11、支撑框架，12、多孔板卡槽，13、碳捕集多孔板，14、碱石灰涂层，15、手提拉手，16、固定拉环，17、真空泵，2、气体探测单元，21、镂空盒体，22、探测指示灯，23、二氧化碳传感器，24、硫化氢传感器，3、电缆牵引绳单元，31、缆绳，32、手柄外壳，33、探测组件电源，34、气泵电源插头，35、探测开关，36、开关指示灯，37、可抽拉气泵电线末端，38、电池盖，39、电插头盒盖。
具体实施方式
30.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
31.实施例一
32.如附图1、2所示，地下设施安全装置由二氧化碳吸收单元1、气体探测单元2和电缆牵引绳单元3组成。
33.二氧化碳吸收单元1包括支撑框架11。
34.支撑框架11的侧壁上固定有多孔板卡槽12，碳捕集多孔板13通过多孔板卡槽12与支撑框架11可拆卸连接。所述碳捕集多孔板13内部装有二氧化碳气体吸附分离膜和碱石灰涂层14。
35.所述二氧化碳气体吸附分离膜由以下方法制备：s1.以100ml氧化石墨烯分散液与五氧化二铪水合氧化物为碳源和金属源，铪质量分数为8%，将两者在超声条件下形成分散均匀的体系，之后加入质量两倍于金属组分的异丙醇，形成石墨烯凝胶溶液；s2.将石墨烯凝胶溶液转移至体积为150ml的水热反应釜中，在180℃的温度下水热反应24h，降至35℃水继续应1h，得到石墨烯水凝胶备用；s3.将1g碳酸酐酶与0.2g内啡肽溶于无水乙醇（50ml）中常温搅拌10min后超声处理1h使其完全溶解，形成诱导生物酶溶液；s4.将诱导生物酶溶液转移至35℃水热反应釜中，与石墨烯水凝胶反应，待反应结束后得到内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料；s5.将内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料在4℃冰箱中冷冻4h，而后冷冻干燥36h，得到二氧化碳气体吸附分离膜。
36.所述碱石灰涂层14是通过共聚乳液粘涂在二氧化碳气体吸附分离膜靠近支撑框架11内部一侧的聚酯纤维，所述聚酯纤维浸润有10%氢氧化钠-丙三醇溶液，厚度为1cm。
37.支撑框架11顶部固定有手提拉手15、固定拉环16、真空泵17及气体探测单元2。
38.气体探测单元2包括镂空盒体21，镂空盒体21顶面固定有探测指示灯22，内部固定有二氧化碳传感器23和硫化氢传感器24。二氧化碳传感器23和硫化氢传感器24通过电线分别与探测指示灯22相连。
39.电缆牵引绳单元3包括缆绳31、手柄外壳32、探测组件电源33、气泵电源插头34、探测开关35、开关指示灯36、可抽拉气泵电线末端37。缆绳31固定在手柄外壳32与固定拉环16之间。探测组件电源33为安装在手柄外壳32内的电池，通过探测单元电线连接探测指示灯22、二氧化碳传感器23、硫化氢传感器24、探测开关35及开关指示灯36。手柄外壳32对应探测组件电源33的位置设有电池盖38。探测开关35、开关指示灯36均固定在手柄外壳32上。气泵电源插头34置于手柄外壳32内，并与可抽拉气泵电线末端37连接。手柄外壳32对应气泵电源插头34的位置设有电插头盒盖39。可抽拉气泵电线末端37通过气泵电线连接真空泵17。
40.探测单元电线（手柄外壳32外的部分）、气泵电线（手柄外壳32外的部分）与缆绳31束成一根，并且被聚氨酯绝缘材料包裹。
41.本实施例安全装置的工作原理：利用二氧化碳传感器23和硫化氢传感器24探测到超过一定浓度的有害气体后探
测指示灯22亮起，操作人员可立于检查井井口或地窖上部出口边缘通过探测指示灯22的状态判断井下的废气浓度。若灯亮起，操作人员不可进入检查井或地窖内工作。此时应接通真空泵电源，通过二氧化碳吸收单元1实现检查井或地窖中二氧化碳和硫化氢气体的捕集和吸收。二氧化碳和硫化氢气体分别由二氧化碳气体吸附分离膜和碱石灰涂层14吸收。其中，碳酸酐酶经内啡肽诱导后活性显著增强，提高了多孔材料对二氧化碳的捕集效率。真空泵17的抽吸加大气体在装置内外的流动，使二氧化碳气体吸附分离膜尽可能快速高效地吸收更多的二氧化碳，以便能在较短时间内实现检查井或者地窖中空气的更换。真空泵17工作一段时间后，可通过探测指示灯22判断井中或地窖中是否完成了空气的更新。若二氧化碳浓度过高，一直未见探测指示灯22熄灭，可更换带有碱石灰涂层14的二氧化碳气体吸附分离膜，继续捕集和吸附废气，持续工作状态下，碳捕集多孔板13中的二氧化碳气体吸附分离膜每20min更换一次。
42.通过控制制备和运行条件，如内啡肽和碳酸酐酶质量分数、碱石灰涂层14厚度和浓度等，可实现二氧化碳和硫化氢气体的捕集和吸收，总体上实现检查井或地窖中废气的更换，保障操作人员的人身安全。
43.以本实施例安全装置对检查井或地窖二氧化碳等气体分离富集和换气时，按以下步骤进行：一、废气的检测：操作人员立于检查井井口或地窖上部出口边缘，拉住缆绳31，并将装置缓缓至于井下（如附图2所示）。在已安装探测组件电源33的情况下，操作人员按下探测开关35，由探测指示灯22可读出二氧化碳超标、硫化氢气体超标或是两者均超标；二、二氧化碳分离富集和换气：当指示二氧化碳超标时，将崭新的二氧化碳气体吸附分离膜（带有碱石灰涂层14）装入碳捕集多孔板13，并卡固于多孔板卡槽12中，然后将气泵电源插头34插入外部电源，真空泵17工作，支撑框架11内部形成负压；检查井或地窖中的气体在压力推动下经过表面多孔的二氧化碳气体吸附分离膜进入，其中二氧化碳气体被材料捕集，还有一部分硫化氢气体被内侧黏附的碱石灰涂层14所吸收。真空泵17运行一段时间后，可实现检查井或地窖内部空气的更换，此时传感器检测到二氧化碳和二氧化硫浓度不超标，探测指示灯22显示二氧化碳和硫化氢气体正常，即可拔下气泵电源插头34，探测开关35复位；三、操作过程的二氧化碳的实时监测和富集分离：操作人员进入检查井或地窖底部工作时，若操作时间较短，可收起高强度缆绳31；若操作时间较长，可使装置连续工作。
44.实施例二
45.与实施一不同的是：二氧化碳气体吸附分离膜制备过程中加入水热反应釜的诱导生物酶溶液中不含内啡肽。
46.s3.将1g碳酸酐酶溶于无水乙醇（50ml）中，常温搅拌10min后超声处理1h使其完全溶解，形成诱导生物酶溶液。
47.步骤s1、s2、s4、s5与实施例一相同。
48.实施例三
49.与实施一不同的是：仅在180℃完成水热反应。
50.s2.将石墨烯凝胶溶液转移至体积为150ml的水热反应釜中，在180℃的温度下水热反应24h，得到石墨烯水凝胶备用。
51.步骤s1、s2、s4、s5与实施例一相同。
52.实施例四
53.与实施例一不同的是：二氧化碳气体吸附分离膜制备过程中石墨烯凝胶溶液不含五氧化二铪水合氧化物，且水热反应时间不同。
54.s1.将100ml氧化石墨烯分散液在超声条件下形成分散均匀的体系，之后加入15ml异丙醇，形成石墨烯凝胶溶液。
55.s2.将石墨烯凝胶溶液转移至体积为150ml的水热反应釜中，在180℃的温度下水热反应12h后，降至35℃水热反应1h，得到石墨烯水凝胶备用。
56.步骤s3-s5与实施例一相同。
57.实施例五
58.与实施例一不同的是：二氧化碳气体吸附分离膜制备过程中步骤s3、s5的处理时间不同。
59.s3.将1g碳酸酐酶与0.2g内啡肽溶于无水乙醇（50ml）中常温搅拌10min后超声处理2h使其完全溶解，形成诱导生物酶溶液。
60.s4.将诱导生物酶溶液转移至35℃水热反应釜中，与石墨烯水凝胶反应。待反应结束后得到内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料。
61.s5.将内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料在4℃冰箱中冷冻4h，而后冷冻干燥24h，得到二氧化碳气体吸附分离膜。
62.步骤s1、s2与实施例一相同。
63.实施例六
64.与实施例一不同的是：二氧化碳气体吸附分离膜制备过程中步骤s5的处理时间不同。
65.s5.将内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料在4℃冰箱中冷冻6h，而后冷冻干燥48h，得到二氧化碳气体吸附分离膜。
66.步骤s1-s4与实施例一相同。
67.实施例七
68.本实施例与实施例一不同的是：二氧化碳气体吸附分离膜置于碳捕集多孔板内，其内侧无碱石灰涂层。
69.实施例八
70.本实施例与实施例一不同的是：真空泵工作的状态下，所述碳捕集多孔板的卡槽中的二氧化碳气体吸附分离膜（带有碱石灰涂层）更换频率提高一倍，即每10min更换一次。
71.实施例九
72.如附图3所示，本实施例的安全装置与实施例一的区别在于：气体探测单元2不单独设置镂空盒体。将二氧化碳传感器23、硫化氢传感器24和探测指示灯22直接固定在二氧化碳吸收单元1的支撑框架11外侧。
73.试验例为解决现有检查井或地窖内废气分离富集方法换气效率低、毒性强、能耗高、操作不便以及现有二氧化碳吸收材料使用条件局限、吸收效率有限等技术难题，利用实施例安全装置对检查井二氧化碳、硫化氢进行捕集吸收，按以下步骤进行：
一、废气的检测：操作人员立于检查井井口（直径800mm/1200mm/1500mm）上部出口边缘，拉住缆绳31，并将装置缓缓至于井下（如附图2所示）。在已安装探测组件电源33的情况下，操作人员按下探测开关35，由探测指示灯22可读出二氧化碳超标、硫化氢气体超标或是两者均超标；二、二氧化碳分离富集和检查井换气：若有害气体超标，此时将崭新的二氧化碳气体吸附分离膜（带有碱石灰涂层14）装入碳捕集多孔板13，并卡固于多孔板卡槽12中，然后将气泵电源插头34插入外部电源，真空泵17工作（气体峰值流量约为30-40m3/h，功率0.75kw），支撑框架11内部形成负压；检查井中的气体在压力推动下经过表面多孔的二氧化碳气体吸附分离膜进入，其中二氧化碳气体被材料捕集，还有一部分硫化氢气体被内侧黏附的碱石灰涂层14所吸收。对于直径分别为800mm/1200mm/1500mm，深度为6m的检查井，大约经过10min/15min/20min可实现检查井内部空气的更换。此时传感器检测到二氧化碳和二氧化硫浓度不超标，探测指示灯22显示二氧化碳和硫化氢气体正常，即可拔下气泵电源插头34，探测开关35复位；三、操作过程的二氧化碳的实时监测和富集分离：操作人员进入检查井或地窖底部工作时，若操作时间较短，可收起高强度缆绳31；若操作时间较长，可使装置连续工作。
74.相比制备过程不加内啡肽得到的二氧化碳气体吸附分离膜（实施例二），实施例一制备的二氧化碳气体吸附分离膜对二氧化碳的吸收和捕集效率提高20%以上。对于同样尺寸的检查井，其换气时间缩短2-5min。
75.相比制备过程在恒定温度下进行水热反应得到的二氧化碳气体吸收材料（实施例三），实施例一制备的二氧化碳气体吸收材料料对二氧化碳的吸收和捕集效率提高25%以上，对于同样尺寸的检查井，其换气时间缩短2.5-6.3min。
76.相比制备过程未加过渡元素水合氧化物得到的二氧化碳气体吸附分离膜（实施例四），实施例一制备的二氧化碳气体吸附分离膜对二氧化碳的吸收和捕集效率提高10%左右。对于同样尺寸的检查井，其换气时间缩短1-3min。
77.相比于无碱石灰涂层的二氧化碳气体吸附分离膜（实施例七），实施例一所述地下设施安全装置可有效吸附硫化氢气体。对于直径为1m左右的检查井来说，实施例一安全装置可使硫化氢气体浓度降低50%-99%。
78.采用《国标公共场所空气中二氧化碳测定方法（gbt 18204.24-2000）》测定二氧化碳浓度，证实直径为800mm/1200mm/1500mm的检查井废气经过本装置处理20min/30min/40min后，二氧化碳可降低80%以上，硫化氢气体浓度降低至0.5%以下。
79.其它地下设施，如地窖等，内部空间较大，安全装置需要更长运行时长。实验数据如下：一、废气的检测：操作人员立于地窖上部出口边缘，拉住缆绳31，并将装置缓缓至于地窖下。在已安装探测组件电源33的情况下，操作人员按下探测开关35，由探测指示灯22可读出二氧化碳超标、硫化氢气体超标或是两者均超标；二、二氧化碳分离富集和地窖换气：若有害气体超标，此时将崭新的二氧化碳气体吸附分离膜（带有碱石灰涂层14）装入碳捕集多孔板13，并卡固于多孔板卡槽12中，然后将气泵电源插头34插入外部电源，真空
泵17工作（气体峰值流量约为30-40m3/h，功率0.75kw），支撑框架11内部形成负压；地窖中的气体在压力推动下经过表面多孔的二氧化碳气体吸附分离膜进入，其中二氧化碳气体被材料捕集，还有一部分硫化氢气体被内侧黏附的碱石灰涂层14所吸收。对于容积为10-20m3的地窖，大约经过20-40min可实现地窖内部空气的更换。采用《国标公共场所空气中二氧化碳测定方法（gbt 18204.24-2000）》测定二氧化碳浓度，证实二氧化碳浓度可降低80%以上，硫化氢气体浓度降低至0.5%以下。
80.以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.二氧化碳气体吸附分离膜，其特征在于：内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料经冷冻、干燥制得所述二氧化碳气体吸附分离膜，其中，内啡肽的质量分数大于1%，碳酸酐酶的质量分数大于5%。2.根据权利要求1所述的二氧化碳气体吸附分离膜，其特征在于，其制备方法包括：s1.氧化石墨烯分散液与过渡元素金属氧化物混合并分散均匀后，加入质量1.5-3倍于过渡元素金属氧化物的异丙醇，形成石墨烯凝胶溶液，所述过渡元素金属氧化物为五氧化二铪水合氧化物、二氧化钛或者二氧化锆；s2. 石墨烯凝胶溶液经水热反应，自组装形成具有三维孔道结构的石墨烯水凝胶，备用；s3. 将碳酸酐酶与内啡肽完全溶解于有机溶剂中，形成诱导生物酶溶液，所述有机溶剂为无水乙醇、甘油和/或异丁醇；s4.将石墨烯水凝胶与诱导生物酶溶液混合，反应得到内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料；s5. 内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料经冷冻、干燥，得到二氧化碳气体吸附分离膜。3.根据权利要求1所述的二氧化碳气体吸附分离膜，其特征在于，步骤s2包括：在170-190℃的温度下水热反应18-30h，降至30-50℃后继续反应0.1-2h;步骤s3中碳酸酐酶和内啡肽的质量比为1:(0.1-0.5)。4.权利要求1-3任意一项所述二氧化碳气体吸附分离膜在二氧化碳捕集或吸附中的应用。5.地下设施安全装置，其特征在于，包括二氧化碳吸收单元，二氧化碳吸收单元中设置有权利要求1-3任意一项所述的二氧化碳气体吸附分离膜。6.根据权利要求5所述的地下设施安全装置，其特征在于，所述二氧化碳吸收单元还包括支撑框架、真空泵，支撑框架上设置有碳捕集多孔板，二氧化碳气体吸附分离膜设置在碳捕集多孔板中，所述真空泵设置在支撑框架上部，用于为支撑框架内部提供负压。7.根据权利要求6所述的地下设施安全装置，其特征在于，二氧化碳气体吸附分离膜靠近支撑框架内部的一侧设置有碱石灰涂层，所述碱石灰涂层为浸润有氢氧化钠溶液的聚酯纤维材料，聚酯纤维材料通过共聚乳液粘覆在二氧化碳气体吸附分离膜一侧。8.根据权利要求7所述的地下设施安全装置，其特征在于，安全装置还包括气体探测单元和电缆牵引绳单元，气体探测单元包括镂空盒体、二氧化碳传感器，镂空盒体固定在支撑框架上，二氧化碳传感器固定在镂空盒体中；所述电缆牵引绳单元包括缆绳、手柄外壳、探测组件电源、气泵电源插头，缆绳固定在手柄外壳与二氧化碳吸收单元之间，探测组件电源、气泵电源插头均固定在手柄外壳上，并分别通过探测单元电线、气泵电线连接气体探测单元及真空泵，所述真空泵设置在二氧化碳吸收单元的支撑框架上。9.根据权利要求8所述的地下设施安全装置，其特征在于，缆绳、探测单元电线、气泵电线束成一根，且被绝缘材料包裹。10.根据权利要求8所述的地下设施安全装置，其特征在于，
所述支撑框架上固定有手提拉手、固定拉环，缆绳下端与固定拉环连接；所述气体探测单元还包括固定在镂空盒体上的硫化氢传感器、探测指示灯，二氧化碳传感器、硫化氢传感器及探测指示灯均连接探测单元电线；所述电缆牵引绳单元还包括探测开关、开关指示灯、可抽拉气泵电线末端，探测开关、开关指示灯均与探测组件电源电连接，可抽拉气泵电线末端与气泵电源插头连接。

技术总结
本发明公开了一种二氧化碳气体吸附分离膜、其应用及地下设施安全装置，属于二氧化碳废气处理领域。内啡肽诱导的碳酸酐酶负载石墨烯气凝胶纳米多孔材料经冷冻、干燥制得所述二氧化碳气体吸附分离膜，其中，内啡肽的质量分数大于1%，碳酸酐酶的质量分数大于5%。所述安全装置包括二氧化碳吸收单元，二氧化碳吸收单元中设置有本发明的二氧化碳气体吸附分离膜。与现有技术相比，本发明地下设施安全装置能够尽可能多的捕集二氧化碳，能够在短时间内实现检查井或者地窖中空气的更换。检查井或者地窖中空气的更换。检查井或者地窖中空气的更换。


技术研发人员：王金鹤 刘端兴 张双 王悦 朱超 王琳
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：2023.09.06
技术公布日：2023/10/15