專利名稱：高活性炭制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種活性炭制備裝置，尤其是一種高活性炭制備裝置。
背景技術(shù)：
活性炭是一種重要的人造材料，其質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)鍵在于制備的活化步驟和設(shè)備。傳統(tǒng)的活化方法是在400℃～900℃高溫轉(zhuǎn)爐中用物理法或化學法活化，這種方法存在污染嚴重、能耗大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、成本高和產(chǎn)品質(zhì)量低等不足之處。因此，改進制備活性炭的活化方法或活化條件是制備高活性炭的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的高活性炭制備所存在的污染嚴重、能耗大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、成本高和產(chǎn)品質(zhì)量低的問題，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，活化效果易于控制的高活性炭制備裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是一種高活性炭制備裝置，它主要由微波爐7和安裝在微波爐7中的炭化活化器8組成，其特征是所述的炭化活化器8主要由耐高溫殼體1、上透氣隔層4、下透氣隔層9及活化劑發(fā)生器6組成，上透氣隔層4、下透氣隔層9及活化劑發(fā)生器6均安裝在耐高溫殼體1中，耐高溫殼體1的上端設(shè)有上蓋3，上蓋3上設(shè)有安全排氣閥2，活化劑發(fā)生器6安裝在耐高溫殼體1的內(nèi)腔底部，下透氣隔層9位于耐高溫殼體1內(nèi)、活化劑發(fā)生器6的上部，在上透氣隔層4和下透氣隔層9之間設(shè)有放置原料的空間10。
上透氣隔層4為帶有致密孔的單層板。
下透氣隔層9分別由三層設(shè)有致密孔的單層板疊壓組成，其中最上層的單層板上所開孔的密度大于第二層單層板上所開孔的密度，第二層單層板上所開的孔的密度大于第三層單板上所開孔的密度。
耐高溫殼體1、安全排氣閥2、上蓋3、上透氣隔層4、下透氣隔層9以及活化劑發(fā)生器6均采用陶塑復合材料制成。
為了便于對活化溫度的調(diào)控，本實用新型還在炭化活化器8中安裝有溫度傳感器11，溫度傳感器11的輸出端穿過炭化活化器8的上蓋3和微波爐7爐體與相應(yīng)的數(shù)顯溫控儀12相連。
本實用新型的有益效果本實用新型改變了傳統(tǒng)的活性炭制造方法，將傳統(tǒng)的炭化、活化二步工序合二為一，在一套裝置中同時完成兩道工序，且制備所得的產(chǎn)品的活性更高。
本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，使用、操作方便、安全可靠的優(yōu)點。
本實用新型還具有用途廣，適應(yīng)性強的優(yōu)點，除了可用于活性炭的制備外，還可用于其它類似需要活化的場合。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
實施例一。
如圖1所示。
一種高活性炭制備裝置，它主要由微波爐7和安裝在微波爐7中的炭化活化器8組成，炭化活化器8主要由陶塑復合材料制成的耐高溫殼體1、上透氣隔層4、下透氣隔層9及活化劑發(fā)生器6組成，上透氣隔層4、下透氣隔層9及活化劑發(fā)生器6均安裝在耐高溫殼體1中，上透氣隔層4為帶有致密孔的單層板，下透氣隔層9為由三層設(shè)有致密孔的單層板疊放組成，其中最上層的單層板上所開孔的密度大于第二層單層板上所開孔的密度，第二層單層板上所開孔的密度大于第三層單板上所開孔的密度。耐高溫殼體1的上端設(shè)有帶有鎖扣的上蓋3，上蓋3上設(shè)有安全排氣閥2，活化劑發(fā)生器6安裝在耐高溫殼體1的內(nèi)腔底部，下透氣隔層9位于耐高溫殼體1內(nèi)、活化劑發(fā)生器6的上部，在上透氣隔層4和下透氣隔層9之間設(shè)有放置原料的空間10。
本實施例中所述的微波高溫炭化活化器8及透氣隔層4、9應(yīng)采用特制的適用微波加熱的陶瓷(或石英硬質(zhì)玻璃)材料制成。自動安全排氣閥2也應(yīng)采用適用于微波加熱且耐高溫的陶塑復合材料制成，其作用是保持物料在炭化活化器8中有一定的壓力，同時提高炭化活化溫度，使活化劑能深層地快速擴散至物料內(nèi)部，當炭化活化器8內(nèi)壓力超過設(shè)定值時，會迅速卸壓，擴散至物料深層的活化氣體急速逸出，從而使活性炭內(nèi)部的孔隙增多、比表面積增大。另外，微波熱處理能使活性炭基本微晶發(fā)生不同程度的熱膨脹，造成孔隙塌陷，孔容積減少；石墨基微晶層與層之間的間距減小，微晶長度增大，無序化程度減弱，有序化程度提高，活性炭石墨化程度提高。這就是本實用新型制備高活性炭的原理。
本實用新型可使用一種能產(chǎn)生氮氣、氫氧化鈉或碳酸鉀等對炭活化有增效且阻燃的復合制劑類活化劑。其關(guān)鍵操作是先將活化劑A(如氫氧化鉀、碳酸銨、碳酸氫銨或碳酸鉀)和擬制備活性炭原料混合均勻，又把盛有活化劑B(如固體氯化銨+固體亞硝酸鈉)的容器置于炭化活化器8的底部，再將最下層透氣隔層9放好，然后依次將制備活性炭的原料按粒度不同進行分層緩慢放入放置原料的空間10中(按粒度由大到小逐漸趨向中間的順序放入，粒度最大的放在頂層和底層，最小的置于中層，放入的量要根據(jù)需要來定，但總量不能超過頂隔層底部的限度)，填充物料時要適當?shù)貕壕o，以便防止小粒度稻殼炭從隔層中掉入活化劑發(fā)生器6中；另外，上下兩透氣隔層4、9不一樣，上層為致密孔的單層板，而下層為三層板組成，第一層為高致密孔、第二層為較密孔、第三層為疏孔。微波炭化和活化用的耐高溫容器和隔層板都采用特制的適用微波的陶瓷(或石英硬質(zhì)玻璃)材料制成，安全排氣閥用陶塑復合材料制成。
物料填充后蓋上上層透氣隔層4和上蓋并鎖定。接下來就是將兩安全排氣閥2的排氣打開，分別接上真空系統(tǒng)，抽出殼體1內(nèi)的空氣。最后，將抽好氣的炭化活化器8的安全排氣閥2關(guān)閉，去除真空系統(tǒng)，再將其放入微波爐7中進行微波化處理。
實施例二。
如圖2所示。
本實施例與實施例一不同之處在于增加了溫度顯示裝置。本實施例通過將組成溫度傳感器11的熱電偶鎧裝后固定在微波爐7的爐體上，其測量端穿過炭化活化器8的上蓋3伸入放置原料的空間10實時測量反應(yīng)的溫度，以便及時控制和調(diào)整微波爐7的加熱功率，使活化效果最佳，溫度傳感器11的熱電偶的另一端通過導線與數(shù)顯溫控儀12(可采用常規(guī)的與熱電偶相配的顯示儀，如無錫生產(chǎn)的PID型)相連，實現(xiàn)實時溫度的實時顯示。
本實施例的其余部分及工作原理均與實施例一相同。
下面結(jié)合具體的高活性炭的制備例對本實用新型作更為詳細的描述。
制備例1。
將稻殼過篩疏理后裝入炭化爐中先進行炭化，溫度約500℃，時間30min左右，炭化完畢后出爐，冷卻至室溫，經(jīng)酸液浸漬、水洗滌、干燥、疏理、與活化劑(如固體碳酸銨+固體亞硝酸鈉)混合均勻后，將其裝入活化爐中，爐內(nèi)溫度控制為在600～850℃、壓力不超過1000kPa、微波頻率為915MHz或2450MHz、微波強度設(shè)置為中高檔上、時間15～60min的條件下進行活化處理，過篩疏理后制得稻殼活性炭。
制備例2。
將木屑過篩疏理后裝入炭化爐中先進行炭化，溫度300～500℃，時間20～40min，炭化完畢后出爐，冷卻至室溫，經(jīng)酸液浸漬、水洗、干燥、疏理、與活化劑(如固體氯化銨+固體亞硝酸鈉)混合均勻后，再裝入活化爐中，爐內(nèi)溫度控制為在600～850℃范圍內(nèi)、壓力不超過1000kPa、微波頻率為915MHz或2450MHz、微波強度設(shè)置為中高檔上、時間15～60min的條件下進行活化處理，過篩疏理后制得木屑活性炭。
制備例3。
將秸稈粉碎、過篩、疏理后裝入炭化爐中先進行炭化，溫度300～600℃，時間30～60min，炭化完畢后出爐，冷卻至室溫，經(jīng)酸液浸漬、水洗滌、干燥、疏理、與活化劑(如固體氯化銨+固體亞硝酸鉀)混合均勻后，再裝入活化爐中，爐內(nèi)溫度控制為600～850℃、壓力不超過1000kPa、微波頻率為915MHz或2450MHz、微波強度設(shè)置為中高檔上、時間20～80min的條件下進行活化處理，過篩疏理后制得秸稈活性炭。
分別對本實用新型制得的活性炭進行不同條件下吸附性能的考察。它制備的高活性炭的使用性能見表1、2所示。從表1、2可知，通過與常規(guī)設(shè)備制備的活性炭和市售的活性進行脫色和脫除重金屬的試驗結(jié)果表明，利用本實用新型制備的高活性炭的性能優(yōu)越，尤其是對有一定極性又較弱的物質(zhì)表現(xiàn)得更加突出，其比表面積大。
表1 活性炭的脫色效果(用脫色百分率表示/％)

*五次測定的平均結(jié)果注以純水或純菜籽油為標準參比物。
表2活性炭脫除金屬離子Cr(VI)的效果(用脫除百分率表示/％)

*五次測定的平均結(jié)果注以純水為標準參比物。
權(quán)利要求1.一種高活性炭制備裝置，它主要由微波爐(7)和安裝在微波爐(7)中的炭化活化器(8)組成，其特征是所述的炭化活化器(8)主要由耐高溫殼體(1)、上透氣隔層(4)、下透氣隔層(9)及活化劑發(fā)生器(6)組成，上透氣隔層(4)、下透氣隔層(9)及活化劑發(fā)生器(6)均安裝在耐高溫殼體(1)中，耐高溫殼體(1)的上端設(shè)有上蓋(3)，上蓋(3)上設(shè)有安全排氣閥(2)，活化劑發(fā)生器(6)安裝在耐高溫殼體(1)的內(nèi)腔底部，下透氣隔層(9)位于耐高溫殼體(1)內(nèi)、活化劑發(fā)生器(6)的上部，在上透氣隔層(4)和下透氣隔層(9)之間設(shè)有放置原料的空間(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性炭制備裝置，其特征是上透氣隔層(4)為帶有致密孔的單層板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性炭制備裝置，其特征是下透氣隔層(9)分別由三層設(shè)有致密孔的單層板疊壓組成，其中最上層的單層板上所開孔的密度大于第二層單層板上所開孔的密度，第二層單層板上所開孔的密度大于第三層單板上所開孔的密度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性炭制備裝置，其特征是耐高溫殼體(1)、安全排氣閥(2)、上蓋(3)、上透氣隔層(4)、下透氣隔層(9)以及活化劑發(fā)生器(6)均采用陶塑復合材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高活性炭制備裝置，其特征是所述的炭化活化器(8)中安裝有溫度傳感器(11)，溫度傳感器(11)的輸出端穿過炭化活化器(8)的上蓋(3)和微波爐(7)爐體與相應(yīng)的數(shù)顯溫控儀(12)相連。
專利摘要本實用新型針對現(xiàn)有的活性炭制備所存在的污染嚴重、能耗大、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、成本高和產(chǎn)品質(zhì)量低的問題，公開了一種高活性炭制備裝置。它主要由微波爐(7)和炭化活化器(8)組成，炭化活化器(8)主要由耐高溫殼體(1)、上透氣隔層(4)、下透氣隔層(9)及活化劑發(fā)生器(6)組成，上透氣隔層(4)、下透氣隔層(9)及活化劑發(fā)生器(6)均安裝在耐高溫殼體(1)中，耐高溫殼體(1)的上端設(shè)有上蓋(3)，上蓋(3)上設(shè)有安全排氣閥(2)，活化劑發(fā)生器(6)安裝在耐高溫殼體(1)的內(nèi)腔底部，下透氣隔層(9)位于耐高溫殼體(1)內(nèi)、活化劑發(fā)生器(6)的上部，在上透氣隔層(4)和下透氣隔層(9)之間設(shè)有放置原料的空間(10)，它具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，活化效果好的優(yōu)點。
文檔編號C01B31/00GK2871503SQ200620069710
公開日2007年2月21日 申請日期2006年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月1日
發(fā)明者劉曉庚 申請人:南京財經(jīng)大學