CN106215527B - 过滤介质、其烧结方法及实施该方法的烧结装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过滤介质，由8～20份的粘结剂和80～92份的活性炭粉经过压缩、预热、烧结成型和冷却共四个连续的步骤制得，粘结剂是超高分子量聚乙烯。本发明的过滤介质，使用无流动性不堵塞活性炭微孔的超高分子量聚乙烯做粘结剂，粘结剂的用量少，有效成分活性炭的占比高，不仅提高了过滤效果，且有效降低成本。此外，本发明还公开了上述过滤介质的烧结方法，以及实施该烧结方法的烧结装置。而本发明的烧结装置和烧结方法，可以直接对原料不间断加热，连续烧结，具有节能、高效、成本低等优点。

Description

过滤介质、其烧结方法及实施该方法的烧结装置
技术领域
本发明涉及一种过滤介质，还涉及烧结该过滤介质的方法，以及涉及实施该方法的烧结装置。
背景技术
目前，成型活性炭棒滤芯因其使用效果好、对活性炭的利用率高，被广泛应用于水处理和空气净化中。现有的滤芯成型工艺中主要有单螺杆热挤成型和套模烧结成型。这些工艺虽然在广泛使用，但还存在以下缺陷：
1、单螺杆热挤成型：采用普通聚乙烯作为粘结剂，由螺杆挤出。普通聚乙烯有较好的流动性，在螺杆推动压力下，熔融的聚乙烯被像一层膜一样，包覆了活性炭，使活性炭微孔失效，起不到过滤作用。若采用超高分子量聚乙烯作为粘结剂用螺杆挤出，因为超高分子量的流动性微乎其微，挤出中螺杆容易被抱死，物流无法推动。已经公开的用超高分子量聚乙烯做粘结剂的文献中，为了解决上述问题，要么加了高流动性的润滑剂，要么就是无法连续生产，只能停留在在实验室小规模生产。
2、套模烧结成型：采用超高分子量聚乙烯做粘结剂，倒入特制模具后放入烤箱或者隧道炉中长时间烧结成型。此工艺的粘接剂用量占比一般在30％左右，有效成分活性炭在滤芯中的占比较少，且每做一支滤芯都要套模进行，模具投入大，烧结时间长，不管是烤箱还是隧道炉，热源不是直接对活性炭加热，浪费很大，产能低，人工成本高，自动化设备投入大。
发明内容
本发明的其中一个目的，在于提供了一种采用超高分子量聚乙烯做粘结剂、且有效成分活性炭在滤芯中的占比较大的过滤介质。
本发明的另一个目的，在于提供一种上述过滤介质的烧结方法，该方法能够连续进行的、具有较好的流动性、烧结时间短、成本低、能够实现自动化生产。
本发明的又一个目的，在于提供一种实施上述烧结方法的烧结装置。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种过滤介质，由8～20份的粘结剂和80～92份的活性炭粉经过压缩、预热、烧结成型和冷却共四个连续的步骤制得，粘结剂是超高分子量聚乙烯。
在一些具体的实施方式中，超高分子量聚乙烯的分子量优选为150万～500万。
本发明的过滤介质，使用无流动性不堵塞活性炭微孔的超高分子量聚乙烯做粘结剂，粘结剂的用量少，有效成分活性炭的占比高，不仅提高了过滤效果，且有效降低成本。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了上述过滤介质的烧结方法，包括以下步骤：
(1)预热烧结用的炮筒中的预热段和成型段，使得预热段的温度为80～135℃，成型段的温度为150～190℃，且成型段的温度自靠近预热段的一端向靠近冷却段的一端呈现阶梯式上升；
(2)将按比例混合后的粘结剂和活性炭粉加入料斗中，在油缸的作用下，推杆进行活塞式的往返运动，对从料斗中落入压缩段的粘结剂和活性炭粉的混合物进行压缩，压缩后的混合物在推杆的作用下依次经过炮筒的压缩段、预热段、成型段和冷却段。
根据本发明的另一个方面，本发明提供了实施上述烧结方法的烧结装置，包括炮筒和料斗。
炮筒设有依次相连通的压缩段、预热段、成型段和冷却段。
料斗位于炮筒的上方，并与炮筒的压缩段相连通。
压缩段的一端与推杆相连，推杆与设于炮筒外的油缸相连，推杆在油缸的作用下进行活塞式的往返运动。
预热段和成型段都设有加热线圈。
在一些具体的实施方式中，成型段上的加热线圈可以为多级加热线圈，成型段的温度自靠近预热段的一端向靠近冷却段的一端呈现阶梯式上升。由此，成型段从始端到末端的温度逐步升高，可以使得烧结完全，避免中间部门没有烧结的情况发生。
在一些具体的实施方式中，炮筒内还可以设有内杆，内杆的一端与推杆固定连接，内杆在推杆的作用下进行活塞式的往返运动。由此，可以使得制成的过滤介质(滤芯)中间有个通孔，以满足不同使用场合的需要。
在一些具体的实施方式中，内杆在进行塞式的往返运动时，其另一端一直处于冷却段内。由此，可保证产品不易断裂和内壁光滑。另外，还可以保证在烧结装置末端连接切割装置时，不会切到内杆。
在一些具体的实施方式中，压缩段和预热段的内径相等，成型段的内径比预热段的内径大1～2％。一方面，可以利于排出在预热段加热过程中形成的水蒸气，避免炸膛。另一方面，可以给予加热后的膨胀空间，避免粘结剂被过分压缩，裹覆活性炭微孔。
在一些具体的实施方式中，料斗设有出料口，推杆做活塞式的往返运动的距离是出料口内径的两倍。炮筒长度是成型段的内径的30～40倍。压缩段、预热段、成型段和冷却段的长度之比为1:2:5:3。由此，可以使得烧结效果最佳、最节省能源、所花时间最短。
本发明的烧结装置和烧结方法，设备和方法都较简单，可以直接对原料不间断加热，连续烧结，具有节能、高效、成本低(降低了粘结剂的用量可以降低成本，此外一个人可以值守5台以上机器，人工成本低)等优点。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的过滤介质的连续烧结成型的烧结装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种烧结装置，包括炮筒和料斗3。
炮筒设有依次相连通的压缩段7、预热段8、成型段9和冷却段10。压缩段7、预热段8、成型段9和冷却段10的长度之比为1:2:5:3。炮筒长度是成型段9的内径的30～40倍。
料斗3位于炮筒的上方。料斗3设有出料口，出料口与炮筒的压缩段7相连通。
压缩段7的一端与推杆4相连，推杆4与设于炮筒外的油缸2相连，油缸2与控制器1相连，推杆4在油缸2的作用下进行活塞式的往返运动。推杆4做活塞式的往返运动的距离是料斗3的出料口内径的两倍。
预热段8和成型段9都设有加热线圈6。其中，成型段9上的加热线圈6为多级加热线圈，成型段9的温度自靠近预热段8的一端向靠近冷却段10的一端呈现阶梯式上升。
压缩段7和预热段8的内径相等，成型段9的内径比预热段8的内径大1～2％。
炮筒内还设有内杆5，内杆5的一端与推杆4固定连接，内杆5在推杆的作用下进行活塞式的往返运动。内杆5在进行塞式的往返运动时，其另一端一直处于冷却段10内。
打开控制器1，设定预热段8的到达的加热温度为80～135℃，成型段9的温度为150～190℃。本实施例中，成型段9中设有五级加热线圈6，分别设定其到达的加热温度为150℃、160℃、170℃、180℃和190℃。设定完成，启动预热段8和成型段9的加热线圈6开始加热。
按表1中的比例对粘结剂(超高分子量聚乙烯)和活性炭粉进行混合，将混合后的物料加入料斗3中，物料从料斗3的出料口落入炮筒中。油缸2开始工作，在油缸2的作用下，推杆4和内杆5进行活塞式的往返运动，对从料斗3中落入压缩段7的物料进行压缩。如此往复。压缩后的混合物在推杆4的作用下依次经过炮筒的压缩段7、预热段8、成型段9和冷却段10，形成产品11，并从炮筒的出口12出来。炮筒出口12处可连接自动切割设备，根据所需产品长度，切割出所需产品。
对制得的产品进行效果测试，测试方法如下：
将产品分别置于PM2.5数值均为38的密闭空间内，气温为34℃，空间内进行内循环，10分钟后测试空间内的PM2.5数值，记录在表1中。
表1
本发明的过滤介质(滤芯)，使用无流动性不堵塞活性炭微孔的超高分子量聚乙烯做粘结剂，粘结剂的用量少(小于20％)，有效成分活性炭的占比高(大于80％)，过滤效果显著，且降低成本较低。而本发明的烧结装置和烧结方法，设备和方法都较简单，可以直接对原料不间断加热，连续烧结，具有节能、高效、成本低(降低了粘结剂的用量可以降低成本，此外一个人可以值守5台以上机器，人工成本低)等优点。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.烧结装置，其特征在于，包括炮筒和料斗，
所述的炮筒设有依次相连通的压缩段、预热段、成型段和冷却段，
所述的料斗位于炮筒的上方，并与炮筒的压缩段相连通，
所述的压缩段的一端与推杆相连，所述的推杆与设于炮筒外的油缸相连，推杆在油缸的作用下进行活塞式的往返运动；
所述的预热段和成型段都设有加热线圈，
所述的炮筒长度是成型段的内径的30～40倍，所述的压缩段、预热段、成型段和冷却段的长度之比为1:2:5:3，
利用烧结装置的进行烧结的方法如下：
(1)预热烧结用的炮筒中的预热段和成型段，使得预热段的温度为80～135℃，成型段的温度为150～190℃，且成型段的温度自靠近预热段的一端向靠近冷却段的一端呈现阶梯式上升；
(2)将8～20份的分子量为150万～500万的超高分子量聚乙烯和80～92份的活性炭粉加入料斗中，在油缸的作用下，推杆进行活塞式的往返运动，对从料斗中落入压缩段的超高分子量聚乙烯和活性炭粉的混合物进行压缩，压缩后的混合物在推杆的作用下依次经过炮筒的压缩段、预热段、成型段和冷却段，
经过压缩、预热、烧结成型和冷却共四个连续的步骤制得过滤介质；
所述的炮筒内还设有内杆，所述的内杆的一端与推杆固定连接，并在推杆的作用下进行活塞式的往返运动，所述的内杆在进行塞式的往返运动时，其另一端一直处于冷却段内。
2.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述的成型段上的加热线圈为多级加热线圈，成型段的温度自靠近预热段的一端向靠近冷却段的一端呈现阶梯式上升。
3.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述的压缩段和预热段的内径相等，所述的成型段的内径比预热段的内径大1～2%。
4.根据权利要求1所述的烧结装置，其特征在于，所述的料斗设有出料口，所述的推杆做活塞式的往返运动的距离是出料口内径的两倍。
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