一種用于制備活性炭的化學活化劑的循環利用裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于活性炭材料制備與生產設備領域，具體涉及一種用于制備活性炭的化學活化劑的循環利用裝置。
【背景技術】
[0002]活性炭是具有豐富孔隙結構和較大比表面積的一種碳質吸附材料，具有吸附能力強、化學穩定性好、力學強度高等特點，已廣泛應用于化工、食品、制藥、環保、催化劑載體、溶劑回收和氣體分離等領域。
[0003]活性炭的制備方法通常包括物理活化法和化學活化法兩種。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構，具有操作簡單、避免了設備腐蝕、可免清洗活性炭產品等優點，但是存在生產過程所需溫度較高、活性炭產品收率較低、比表面積較小等缺點。而化學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，將原料直接與化學活化劑混合(常用溶液浸漬法)后，在一定溫度下進行碳化與活化，主要利用的是化學活化劑對原料的刻蝕作用從而形成孔隙；它雖然對生產設備有較強的腐蝕性、活化劑不便于循環利用或回收等缺點，但是具有活化溫度較低、活性炭收率較高、孔隙結構發達等優點，因此，化學活化法制備活性炭也比較受關注與重視。可見，為了節約成本、推進化學活化法的產業化應用，現有技術中化學活化法制備活性炭時，活化劑的循環利用或回收問題有待于克服和解決。
【發明內容】
[0004]為了解決化學活化法制備活性炭時活化劑的循環利用的問題，本發明提供了一種用于制備活性炭的化學活化劑的循環利用裝置，該裝置為化學活化劑的循環利用提供了便利和可操作性，有利于節約生產成本。
[0005]為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案:
[0006]—種用于制備活性炭的化學活化劑循環利用的裝置，包括離子濃度監測儀、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]所述離子濃度監測儀的探頭懸于原料與活化劑混合池內，用于監測原料與活化劑混合池中活化劑離子濃度的高低;所述離子濃度監測儀與活化劑加料器相連，并將離子濃度監測儀監測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，并且墻體上設有用于原料與活化劑混合池和熄焦池兩個池中溶液的流通與混合的網孔區。
[0009]所述離子濃度監測儀與活化劑加料器通過電信號線相連。
[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。
[0014]所述網孔區的總面積不超過墻體單一側面面積的四分之一。
[0015]所述網孔區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，物料打撈器上還設置有清水水管，清水水管端部設置有能夠控流水量的噴頭。
[0017]鏟斗各側面上均設置有單孔尺寸不超過150μπι的網孔，并且鏟斗各側面上的網孔總面積不超過鏟斗總表面積的一半。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0019]基于化學活化法操作過程中，存在以下兩點因素:①活性炭制備的原料與化學活化劑常用的混合方式是溶液浸漬法(由于化學活化劑都溶于水，易形成溶液，而且溶液浸漬法有利于原料與化學活化劑的充分混合)；②活性炭制備的原料與化學活化劑的混合物經過碳化與活化后，化學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，通過水洗可回收。基于此兩點因素，本發明提出的基本原理是:將經過碳化與活化后殘留在活性炭半成品孔道中的化學活化劑轉化成溶液，充當部分活化劑再次用于活性炭制備的原料與化學活化劑的混合，即進行二次利用。
[0020]在操作過程中，根據設定條件或實際需要，將一定量的活性炭碳源原料、化學活化劑和清水輸送到原料與活化劑混合池中，用物料打撈器進行攪拌，混合均勻后，浸漬適當時間。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的活性炭碳源原料，通過皮帶或者運輸車送到活性炭制備的干燥系統。干燥完成后，經碳化與活化程序后，直接將熱態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活化劑溶入到原料與活化劑混合池和熄焦池兩個池中的溶液中，減少化學活化劑損失，同時實現二次利用。這種操作方式，相對于傳統方法(惰性氣體保護下的自然降溫)，不僅可縮短碳化與活化后熱態活性炭的降溫時間、實現快速熄焦和降溫；同時，還可增大熄焦池中水分的蒸發量，緩解因洗滌而造成的化學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，經清水充分沖洗后再輸送到干燥系統，完成干燥操作即可獲得活性炭產品。這樣操作可使沖洗活性炭半成品的廢水流入到熄焦池中，從而實現洗滌廢水的重復利用，同時減少活性炭產品夾帶的活化劑溶液的損失。
[0021]本發明提供的活性炭制備的化學活化劑循環利用的裝置，為化學活化劑的循環利用提供了便利和可操作性，有利于節約生產成本。
[0022]本發明通過將活化劑混合池和熄焦池并排相連，且兩個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活化劑損失，并可使之充當部分活化劑再次用于原料與化學活化劑的混合，形成二次利用。此外，也可實現熄焦廢水的循環利用。
[0023]本發明中的熄焦池用于經碳化與活化后熱態活性炭的快速降溫或濕法熄焦，相對于傳統方法(惰性氣體保護下的自然降溫)，可縮短碳化與活化后熱態活性炭的降溫時間；同時，可增大熄焦池中水分的蒸發量，緩解因洗滌而造成的化學活化劑溶液濃度的降低程度。
[0024]本發明的主要設備均可采用已市場化生產的傳統設備，其余輔助設備較少，且可自行建造;因此，在裝備與設備方面不存在技術壁皇，便于規模化生產或市場推廣。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發明提供的活性炭制備的化學活化劑循環利用的裝置的示意圖。
[0026]其中，1-離子濃度監測儀;2-活化劑加料器;3-原料加料器;4-電信號線;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-網孔區。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0028]參見圖1，本發明提供的活性炭制備的化學活化劑循環利用的裝置，包括離子濃度監測儀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5六個主體設備。
[0029]離子濃度監測儀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’)的底部或側面墻體，用于監測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，可根據鉀離子(K+)和氫氧根(0H-)二者的濃度和溶液的體積(或者加水量)來確定溶液中的KOH含量。離子濃度監測儀I與活化劑加料器2通過電信號線4相連，通過將離子濃度監測儀I監測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，從而調控活化劑加料器2的加料狀態。
[0030]活化劑加料器2和原料加料器3分別獨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根據電信號線4從離子濃度監測儀I反饋的電信號，調控和輸送活化劑的加料量。原料加料器3用于調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。活化劑加料器2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’)上設有網孔區(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’)用于經碳化與活化后熱態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，二者底部均設置有排水口 8。網孔區12 (四邊形MNOP)位于墻體11(四邊形EFF’E’)靠近池口的上半部分、穿過墻體11(四邊形EFF’E’)且分布于墻體11(四邊形EFF’E’)兩側表面對應位置上，墻體11(四邊形EFF’E’)單一側面上的網孔