一種用于制備活性炭的化學(xué)活化劑的循環(huán)利用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活性炭材料制備與生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備活性炭的化學(xué)活化劑的循環(huán)利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭是具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和較大比表面積的一種碳質(zhì)吸附材料，具有吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、力學(xué)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于化工、食品、制藥、環(huán)保、催化劑載體、溶劑回收和氣體分離等領(lǐng)域。
[0003]活性炭的制備方法通常包括物理活化法和化學(xué)活化法兩種。物理活化法通常以空氣、水蒸氣、二氧化碳或者它們的混合氣體作為活化劑，原理是依靠氧化碳原子而形成孔隙結(jié)構(gòu)，具有操作簡(jiǎn)單、避免了設(shè)備腐蝕、可免清洗活性炭產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)，但是存在生產(chǎn)過(guò)程所需溫度較高、活性炭產(chǎn)品收率較低、比表面積較小等缺點(diǎn)。而化學(xué)活化法通常采用氯化鋅、磷酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、碳酸鉀和碳酸鈉作為活化劑，將原料直接與化學(xué)活化劑混合(常用溶液浸漬法)后，在一定溫度下進(jìn)行碳化與活化，主要利用的是化學(xué)活化劑對(duì)原料的刻蝕作用從而形成孔隙；它雖然對(duì)生產(chǎn)設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕性、活化劑不便于循環(huán)利用或回收等缺點(diǎn)，但是具有活化溫度較低、活性炭收率較高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等優(yōu)點(diǎn)，因此，化學(xué)活化法制備活性炭也比較受關(guān)注與重視?？梢?jiàn)，為了節(jié)約成本、推進(jìn)化學(xué)活化法的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，現(xiàn)有技術(shù)中化學(xué)活化法制備活性炭時(shí)，活化劑的循環(huán)利用或回收問(wèn)題有待于克服和解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決化學(xué)活化法制備活性炭時(shí)活化劑的循環(huán)利用的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于制備活性炭的化學(xué)活化劑的循環(huán)利用裝置，該裝置為化學(xué)活化劑的循環(huán)利用提供了便利和可操作性，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]—種用于制備活性炭的化學(xué)活化劑循環(huán)利用的裝置，包括離子濃度監(jiān)測(cè)儀、活化劑加料器、原料加料器、原料與活化劑混合池、熄焦池和用于打撈原料與活化劑混合池和熄焦池中物料的物料打撈器；
[0007]所述離子濃度監(jiān)測(cè)儀的探頭懸于原料與活化劑混合池內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)原料與活化劑混合池中活化劑離子濃度的高低;所述離子濃度監(jiān)測(cè)儀與活化劑加料器相連，并將離子濃度監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)到的原料與活化劑混合池中活化劑離子濃度的高低信息，反饋給活化劑加料器；
[0008]所述原料與活化劑混合池和熄焦池并排相連，二者共享一面墻體，并且墻體上設(shè)有用于原料與活化劑混合池和熄焦池兩個(gè)池中溶液的流通與混合的網(wǎng)孔區(qū)。
[0009]所述離子濃度監(jiān)測(cè)儀與活化劑加料器通過(guò)電信號(hào)線(xiàn)相連。
[0010]所述活化劑加料器和原料加料器并排放置于原料與活化劑混合池上方。
[0011 ]原料加料器輸送的活性炭碳源原料的顆粒尺寸不小于150μπι。
[0012]所述原料與活化劑混合池和熄焦池二者均為敞口池，二者底部均設(shè)置有排水口。
[0013]所述物料打撈器固定在原料與活化劑混合池外側(cè)。
[0014]所述網(wǎng)孔區(qū)的總面積不超過(guò)墻體單一側(cè)面面積的四分之一。
[0015]所述網(wǎng)孔區(qū)的單孔尺寸小于活性炭碳源原料的顆粒尺寸。
[0016]所述物料打撈器包括鏟斗，物料打撈器上還設(shè)置有清水水管，清水水管端部設(shè)置有能夠控流水量的噴頭。
[0017]鏟斗各側(cè)面上均設(shè)置有單孔尺寸不超過(guò)150μπι的網(wǎng)孔，并且鏟斗各側(cè)面上的網(wǎng)孔總面積不超過(guò)鏟斗總表面積的一半。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0019]基于化學(xué)活化法操作過(guò)程中，存在以下兩點(diǎn)因素:①活性炭制備的原料與化學(xué)活化劑常用的混合方式是溶液浸漬法(由于化學(xué)活化劑都溶于水，易形成溶液，而且溶液浸漬法有利于原料與化學(xué)活化劑的充分混合)；②活性炭制備的原料與化學(xué)活化劑的混合物經(jīng)過(guò)碳化與活化后，化學(xué)活化劑的部分有效成分仍然殘留在活性炭半成品的孔道中，通過(guò)水洗可回收?；诖藘牲c(diǎn)因素，本發(fā)明提出的基本原理是:將經(jīng)過(guò)碳化與活化后殘留在活性炭半成品孔道中的化學(xué)活化劑轉(zhuǎn)化成溶液，充當(dāng)部分活化劑再次用于活性炭制備的原料與化學(xué)活化劑的混合，即進(jìn)行二次利用。
[0020]在操作過(guò)程中，根據(jù)設(shè)定條件或?qū)嶋H需要，將一定量的活性炭碳源原料、化學(xué)活化劑和清水輸送到原料與活化劑混合池中，用物料打撈器進(jìn)行攪拌，混合均勻后，浸漬適當(dāng)時(shí)間。然后用物料打撈器從原料與活化劑混合池中到撈出浸漬過(guò)的活性炭碳源原料，通過(guò)皮帶或者運(yùn)輸車(chē)送到活性炭制備的干燥系統(tǒng)。干燥完成后，經(jīng)碳化與活化程序后，直接將熱態(tài)的活性炭半成品投入到熄焦池中，便于殘留在活性炭半成品孔道中的化學(xué)活化劑溶入到原料與活化劑混合池和熄焦池兩個(gè)池中的溶液中，減少化學(xué)活化劑損失，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二次利用。這種操作方式，相對(duì)于傳統(tǒng)方法(惰性氣體保護(hù)下的自然降溫)，不僅可縮短碳化與活化后熱態(tài)活性炭的降溫時(shí)間、實(shí)現(xiàn)快速熄焦和降溫；同時(shí)，還可增大熄焦池中水分的蒸發(fā)量，緩解因洗滌而造成的化學(xué)活化劑溶液濃度的降低程度。之后，再用物料打撈器從熄焦池中打撈出充分降溫后的活性炭半成品，懸于熄焦池上方，經(jīng)清水充分沖洗后再輸送到干燥系統(tǒng)，完成干燥操作即可獲得活性炭產(chǎn)品。這樣操作可使沖洗活性炭半成品的廢水流入到熄焦池中，從而實(shí)現(xiàn)洗滌廢水的重復(fù)利用，同時(shí)減少活性炭產(chǎn)品夾帶的活化劑溶液的損失。
[0021]本發(fā)明提供的活性炭制備的化學(xué)活化劑循環(huán)利用的裝置，為化學(xué)活化劑的循環(huán)利用提供了便利和可操作性，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本。
[0022]本發(fā)明通過(guò)將活化劑混合池和熄焦池并排相連，且兩個(gè)池中的溶液可相互流通與混合，有利于減少因洗滌而造成殘留在活性炭半成品孔道中的化學(xué)活化劑損失，并可使之充當(dāng)部分活化劑再次用于原料與化學(xué)活化劑的混合，形成二次利用。此外，也可實(shí)現(xiàn)熄焦廢水的循環(huán)利用。
[0023]本發(fā)明中的熄焦池用于經(jīng)碳化與活化后熱態(tài)活性炭的快速降溫或濕法熄焦，相對(duì)于傳統(tǒng)方法(惰性氣體保護(hù)下的自然降溫)，可縮短碳化與活化后熱態(tài)活性炭的降溫時(shí)間；同時(shí)，可增大熄焦池中水分的蒸發(fā)量，緩解因洗滌而造成的化學(xué)活化劑溶液濃度的降低程度。
[0024]本發(fā)明的主要設(shè)備均可采用已市場(chǎng)化生產(chǎn)的傳統(tǒng)設(shè)備，其余輔助設(shè)備較少，且可自行建造;因此，在裝備與設(shè)備方面不存在技術(shù)壁皇，便于規(guī)?；a(chǎn)或市場(chǎng)推廣。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明提供的活性炭制備的化學(xué)活化劑循環(huán)利用的裝置的示意圖。
[0026]其中，1-離子濃度監(jiān)測(cè)儀;2-活化劑加料器;3-原料加料器;4-電信號(hào)線(xiàn);5-物料打撈器;6-可控流水量的噴頭;7-物料打撈器的鏟斗;8-排水口 ；9-表示原料與活化劑混合池；10-熄焦池;11-墻體;12-網(wǎng)孔區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0028]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的活性炭制備的化學(xué)活化劑循環(huán)利用的裝置，包括離子濃度監(jiān)測(cè)儀1、活化劑加料器2、原料加料器3、原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)、熄焦池1 (立方體FBCE-F ’ B ’ C ’ E ’)和物料打撈器5六個(gè)主體設(shè)備。
[0029]離子濃度監(jiān)測(cè)儀I的探頭懸于原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)內(nèi)中下部，但不觸及原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)的底部或側(cè)面墻體，用于監(jiān)測(cè)原料與活化劑混合池9 (立方體AFED-A ’ F ’ E ’ D ’)中活化劑離子濃度的高低。比如，使用KOH作為活化劑時(shí)，可根據(jù)鉀離子(K+)和氫氧根(0H-)二者的濃度和溶液的體積(或者加水量)來(lái)確定溶液中的KOH含量。離子濃度監(jiān)測(cè)儀I與活化劑加料器2通過(guò)電信號(hào)線(xiàn)4相連，通過(guò)將離子濃度監(jiān)測(cè)儀I監(jiān)測(cè)到的原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)中活化劑離子濃度的高低信息，反饋給活化劑加料器2，從而調(diào)控活化劑加料器2的加料狀態(tài)。
[0030]活化劑加料器2和原料加料器3分別獨(dú)自控制輸送到原料與活化劑混合池9中的物料量;活化劑加料器2根據(jù)電信號(hào)線(xiàn)4從離子濃度監(jiān)測(cè)儀I反饋的電信號(hào)，調(diào)控和輸送活化劑的加料量。原料加料器3用于調(diào)控和輸送活性炭碳源原料的加料量，要求原料加料器3輸送的活性炭碳源原料的顆粒尺寸不小于150μπι?；罨瘎┘恿掀?和原料加料器3并排放置于原料與活化劑混合池9 (立方體AFED-A ’ F ’ E ’ D ’)上方。
[0031 ] 原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)和熄焦池10(立方體FBCE-F’B’C’E’)并排相連，二者共享一面墻體11(四邊形EFF’E’)。墻體11(四邊形EFF’E’)上設(shè)有網(wǎng)孔區(qū)(四邊形ΜΝ0Ρ)，用于原料與活化劑混合池9(立方體AFED-A’F’E’D’)和熄焦池10(立方體FBCE-F ’ B ’ C ’ E ’)兩個(gè)池中溶液的流通與混合。原料與活化劑混合池9 (立方體AFED-A ’ F ’ E ’D’)用于活性炭制備的原料與化學(xué)活化劑的溶液浸漬法混合，熄焦池10(立方體FBCE-F’B’C’E’)用于經(jīng)碳化與活化后熱態(tài)活性炭的快速降溫或濕法熄焦。原料與活化劑混合池9和熄焦池1二者均為敞口池，二者底部均設(shè)置有排水口 8。網(wǎng)孔區(qū)12 (四邊形MNOP)位于墻體11(四邊形EFF’E’)靠近池口的上半部分、穿過(guò)墻體11(四邊形EFF’E’)且分布于墻體11(四邊形EFF’E’)兩側(cè)表面對(duì)應(yīng)位置上，墻體11(四邊形EFF’E’)單一側(cè)面上的網(wǎng)孔