CN106423115A - 一种饱和活性炭电加热再生方法及装置 - Google Patents

一种饱和活性炭电加热再生方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种饱和活性炭电加热再生方法及装置。采用电加热饱和活性炭进行再生是一种可行的方法，但饱和活性炭并不能直接通电加热。本发明对饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物混合并干燥5～10分钟后倒入电加热炉内，对混合物通电加热到450～550°后进行再生；再生活性炭输出至收集器里；收集器里的混合物倒入电加热炉内，待温度达到760～850°后进行二次再生；二次再生活性炭输出至电动过滤筛，电动过滤筛将铁粉与瓷粉过滤到收集器里。本发明装置包括控制器、开关电源、旋转电机、混合料斗、进料漏斗、电加热炉、热电偶、电动过滤筛和收集器。本发明省去通电加热前的预热处理，最大程度上降低了资源浪费，节约了能耗，更加环保。

Description

一种饱和活性炭电加热再生方法及装置
技术领域
本发明涉及饱和活性炭再生，特别是涉及一种无需经过加热预处理直接进行电加热饱和活性炭再生的方法及装置。
背景技术
活性炭具有独特的孔隙结构和表面官能团，化学稳定性强并且具有很强的机械强度和耐酸、碱、热等性能。其广泛用于几乎所有的国民经济部门和日常生活。然而活性炭的使用量巨大，价格相对高昂。目前工业上使用的活性炭再生的方法有化学洗脱法，湿式氧化法，微生物再生和加热再生法。其中加热再生法使用的回转炉加热能力有限，能耗大，温度相对来讲不好控制，设备故障率高，炭的损失比较大，并且再生效率低。而采用电加热饱和活性炭进行再生是一种可行的方法，不过由于饱和活性炭的电阻非常大，所以吸附饱和的活性炭并不能直接通电加热，若是直接高压通电很容易导致活性炭直接被击穿，这样做既破坏了活性炭的组织结构，又不能实现饱和活性炭的再生。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足，提出一种低能耗、低污染、低成本的快速再生活性炭方法，即一种饱和活性炭按比例混合铁粉及瓷粉后直接通电加热解吸再生的方法。本发明的另一个目的是公开一种实现饱和活性炭直接通电加热再生装置。
本发明的技术方案是：
本发明一种饱和活性炭电加热再生方法，具体如下：
步骤一、制作2n块相同尺寸的电极板，n≥3，电极板材料为石墨。
步骤二、2n块电极板分为n对自上而下放置在电加热炉内；每对电极板两侧的间隙内用耐火砖分隔开；上下两对电极板之间布置绝缘板；绝缘板材料为刚玉；电加热炉的外壁由耐火砖包围；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极。
步骤三、将饱和活性炭与铁粉以3～5:1质量分数比混合后，加入饱和活性炭和铁粉总质量的1/20的瓷粉以防止混合物短路，然后将饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物倒入混合料斗。
步骤四、上、下相邻电极板间的绝缘板上开有测温孔，测温孔内插入热电偶测量电加热炉内的温度变化。
步骤五、通过控制器打开开关电源，并由第一个旋转电机带动混合料斗对饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物进行混合并干燥5～10分钟后，通过开关电源打开第二个旋转电机带动电动过滤筛。混合料斗将混合好的混合物由进料漏斗倒入电加热炉内，开关电源调节电压通过n对电极板对混合物进行通电加热。
步骤六、通过n-1个热电偶测量电加热炉内混合物的温度，待n-1个热电偶测得的温度平均值达到450～550°后，保持该温度进行再生；再生活性炭经电加热炉出口输出至收集器里。
步骤七、收集器里的混合物由进料漏斗倒入电加热炉内，通过n-1个热电偶测量电加热炉内混合物的温度，待n-1个热电偶测得的温度平均值达到760～850°后，保持该温度进行二次再生。
步骤八、二次再生活性炭经电加热炉出口输出至电动过滤筛，电动过滤筛将铁粉与瓷粉过滤到收集器里。
所述电极板的长为0.625m、宽为0.3m、厚为0.008m。
相邻两对电极板间隔0.02m，电加热炉高3m。
所述的开关电源采用HSP240-150直流电源，最大输出功率24KW，输出电压0～150V连续可调，输出电流0～160A。开关电源的电源箱采用风冷。
最顶部一对电极板的顶部布置绝缘板，最底部一对电极板的底部也布置绝缘板，再生和二次再生时的温度值替换成采用n+1个热电偶测得的温度平均值。
本发明一种饱和活性炭电加热再生装置，包括控制器、开关电源、旋转电机、混合料斗、进料漏斗、电加热炉、热电偶、电动过滤筛和收集器；所述的电加热炉内设有n对电极板，n≥3；上下相邻电极板间设置绝缘板；耐火砖设置在每对电极板的两侧间隙内；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极。所述的热电偶插入电加热炉内；电加热炉入口处设置进料漏斗；所述的进料漏斗上方设置混合料斗；混合料斗由第一个旋转电机驱动，第一个旋转电机由控制器控制启停和转向，控制器与开关电源通过导线连接；电加热炉出口处设置电动过滤筛，电动过滤筛由第二个旋转电机驱动，第二个旋转电机直接与开关电源通过导线连接；所述的电动过滤筛底部设置收集器。
本发明与现有技术相比具有以下特点：
1.本发明由于饱和活性炭和铁粉进行了混合增强了导电性，大大降低了电阻率，又有瓷粉作为防止混合物短路的物质加入，因而可以直接对混合物进行通电加热，省去了通电加热前的预热处理，最大程度上降低了资源浪费，节约了能耗，更加环保。
2.由于炭的比热容小，故其升温速度快，加热时间短，能耗小，并且冷却迅速。
3.直接对饱和活性炭通电加热，通过其自身导电由内向外发热，此种加热方式不仅可以有效减少热传播的热量损失，使得能量转化率提高，而且能耗降低。
4.与传统的加热解吸方法相比，本发明简单，易于操作，易于实现自动化，为活性炭再生提供了一种快速、有效的方法。
5.一次电加热再生时间为126分钟，其中混合6分钟，循环再生120分钟，再生率可以达到86％。
附图说明
图1为本发明提供的饱和活性炭电加热再生装置结构示意图。
图2为饱和活性炭、以及饱和活性炭按不同配比混合铁粉及瓷粉后的电阻率随温度变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种饱和活性炭电加热再生方法，具体如下：
步骤一、制作六块相同尺寸的电极板，电极板的长为0.625m、宽为0.3m、厚为0.008m；电极板材料为石墨，可以保证在竖直面上呈等电荷分布。
步骤二、六块电极板分为三对自上而下放置在电加热炉内，相邻两对电极板间隔0.02m，电加热炉高3m；每对电极板两侧的间隙内用耐火砖分隔开，起到支撑和绝缘隔热作用；上下两对电极板之间布置绝缘板，将三对电极板分别隔开，最底部的一对电极板底部也布置绝缘板；绝缘板材料为刚玉；电加热炉的外壁由耐火砖包围，绝缘隔热和防止电能耗散；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极。开关电源采用HSP240-150直流电源，最大输出功率24KW，输出电压0～150V连续可调，输出电流0～160A，拥有限流保护、过流、过压保护和短路保护。开关电源的电源箱采用风冷，可长时间连续带载运转。
步骤三、将饱和活性炭与铁粉以3～5:1质量分数比混合后，加入饱和活性炭和铁粉总质量的1/20的瓷粉以防止混合物短路，然后将饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物倒入混合料斗。
步骤四、上、下相邻电极板间的绝缘板上开有测温孔，测温孔内插入热电偶，可以随时监控测量电加热炉内的温度变化。
步骤五、通过控制器1打开开关电源，并由第一个旋转电机3带动混合料斗4对饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物进行混合并干燥5～10分钟后，通过开关电源2打开第二个旋转电机3带动电动过滤筛8。混合料斗4将混合好的混合物由进料漏斗5倒入电加热炉内，开关电源调节电压通过三对电极板对混合物进行通电加热。
步骤六、通过三个热电偶7测量电加热炉6内混合物的温度，待三个热电偶7测得的温度平均值达到450～550°后，保持该温度进行再生；再生活性炭经电加热炉6出口输出至收集器9里。
步骤七、收集器9里的混合物由进料漏斗5倒入电加热炉内，通过三个热电偶7测量电加热炉6内混合物的温度，待三个热电偶7测得的温度平均值达到760～850°后，保持该温度进行二次再生。
步骤八、二次再生活性炭经电加热炉6出口输出至电动过滤筛8，电动过滤筛8将铁粉与瓷粉过滤到收集器9里。
采用三种不同配比的饱和活性炭、铁粉、瓷粉进行实验，具体实施例如下：
实施例1.将50mg饱和活性炭、10mg铁粉以及3mg的瓷粉加入到混合料斗4中；通过控制器1打开开关电源，并由第一个旋转电机3带动混合料斗4混合6分钟，使混合物均匀；开关电源2打开电动过滤筛8，并将混合好的混合物倒入进料漏斗5；通过热电偶7测量电加热炉6内混合物温度，待三个热电偶7测得的温度平均值达到500℃时，保持这个温度进行再生；再生活性炭经电加热炉6出口输出至收集器9里。收集器9里的混合物倒入进料漏斗5，通过热电偶7测量电加热炉6内混合物的温度，待三个热电偶7测得的温度平均值达到800℃时进行二次再生。二次再生活性炭经电加热炉6出口输出至电动过滤筛8，电动过滤筛8将铁粉与瓷粉过滤到收集器9里。
实施例2.将40mg饱和活性炭、10mg铁粉以及2.5mg的瓷粉加入到混合料斗4中，其余步骤同实施例1中所述。
实施例3.将30mg饱和活性炭、10mg铁粉以及2mg的瓷粉加入到混合料斗4中，其余步骤同实施例1中所述。
实验结果如下：
以上混合铁粉和瓷粉的饱和活性炭通过电热再生后，经过碘吸附值以及亚甲蓝吸附值测定，并与新活性炭的碘吸附值以及亚甲蓝吸附值进行对比，实施例1、2、3中饱和活性炭的再生率分别为82％、86％、80％。实施例1、2、3的三种混合物以及单独饱和活性炭的电阻率ρ随加热温度T的变化曲线如图2所示，可见，单独饱和活性炭的电阻率最大；实施例1中混合物因为电阻率相对较大，效率相对低；而实施例3中混合物又因电流较大不易加以控制调节，故效率相对较低。相比饱和活性炭的直接再生方法(先经过预加热、降电阻处理，再将预热到一定温度的饱和活性炭导入到电加热炉内再生)，实施例1、2、3的饱和活性炭中混合铁粉和瓷粉后的再生方法，电加热再生时间为126分钟，其中混合6分钟，循环再生120分钟，时间上缩短了40％，这大大提高了活性炭再生的效率。另一方面活性炭再生的电量消耗大大降低，又节约了很多能源。
如图1所示，一种饱和活性炭电加热再生装置，包括控制器1、开关电源2、旋转电机3、混合料斗4、进料漏斗5、电加热炉6、热电偶7、电动过滤筛8和收集器9；电加热炉6内设有三对电极板6-1和三对绝缘板6-2；上下相邻电极板间设置绝缘板6-2，最底部的一对电极板底部也设置绝缘板6-2，起到绝缘隔热作用；耐火砖设置在每对电极板6-1的两侧间隙内起到支撑和绝缘隔热作用；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极。热电偶7插入电加热炉6内对电加热炉6内部进行测温；电加热炉6入口处设置进料漏斗5；进料漏斗5上方设置用于混合及干燥饱和活性炭6-3、铁粉6-4以及瓷粉6-5的混合料斗4；混合料斗4由第一个旋转电机3驱动，第一个旋转电机3由控制器1控制启停和转向，控制器1与开关电源2通过导线连接；电加热炉6出口处设置用于筛选再生活性炭的电动过滤筛8，电动过滤筛8由第二个旋转电机3驱动，第二个旋转电机3直接与开关电源2通过导线连接；电动过滤筛8底部设置收集器9，用来收集电动筛8筛下来的铁粉6-4和瓷粉6-5。

Claims (6)

1.一种饱和活性炭电加热再生方法，其特征在于：该方法具体如下：
步骤一、制作2n块相同尺寸的电极板，n≥3，电极板材料为石墨；
步骤二、2n块电极板分为n对自上而下放置在电加热炉内；每对电极板两侧的间隙内用耐火砖分隔开；上下两对电极板之间布置绝缘板；绝缘板材料为刚玉；电加热炉的外壁由耐火砖包围；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极；
步骤三、将饱和活性炭与铁粉以3～5:1质量分数比混合后，加入饱和活性炭和铁粉总质量的1/20的瓷粉以防止混合物短路，然后将饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物倒入混合料斗；
步骤四、上、下相邻电极板间的绝缘板上开有测温孔，测温孔内插入热电偶测量电加热炉内的温度变化；
步骤五、通过控制器打开开关电源，并由第一个旋转电机带动混合料斗对饱和活性炭、铁粉及瓷粉混合物进行混合并干燥5～10分钟后，通过开关电源打开第二个旋转电机带动电动过滤筛；混合料斗将混合好的混合物由进料漏斗倒入电加热炉内，开关电源调节电压通过n对电极板对混合物进行通电加热；
步骤六、通过n-1个热电偶测量电加热炉内混合物的温度，待n-1个热电偶测得的温度平均值达到450～550°后，保持该温度进行再生；再生活性炭经电加热炉出口输出至收集器里；
步骤七、收集器里的混合物由进料漏斗倒入电加热炉内，通过n-1个热电偶测量电加热炉内混合物的温度，待n-1个热电偶测得的温度平均值达到760～850°后，保持该温度进行二次再生；
步骤八、二次再生活性炭经电加热炉出口输出至电动过滤筛，电动过滤筛将铁粉与瓷粉过滤到收集器里。
2.根据权利要求1所述的一种饱和活性炭电加热再生方法，其特征在于：所述电极板的长为0.625m、宽为0.3m、厚为0.008m。
3.根据权利要求1所述的一种饱和活性炭电加热再生方法，其特征在于：相邻两对电极板间隔0.02m，电加热炉高3m。
4.根据权利要求1所述的一种饱和活性炭电加热再生方法，其特征在于：所述的开关电源采用HSP240-150直流电源，最大输出功率24KW，输出电压0～150V连续可调，输出电流0～160A；开关电源的电源箱采用风冷。
5.根据权利要求1所述的一种饱和活性炭电加热再生方法，其特征在于：最顶部一对电极板的顶部布置绝缘板，最底部一对电极板的底部也布置绝缘板，再生和二次再生时的温度值替换成采用n+1个热电偶测得的温度平均值。
6.一种饱和活性炭电加热再生装置，其特征在于：包括控制器、开关电源、旋转电机、混合料斗、进料漏斗、电加热炉、热电偶、电动过滤筛和收集器；所述的电加热炉内设有n对电极板，n≥3；上下相邻电极板间设置绝缘板；耐火砖设置在每对电极板的两侧间隙内；每对电极板的两块电极板分别接到开关电源的正负极；所述的热电偶插入电加热炉内；电加热炉入口处设置进料漏斗；所述的进料漏斗上方设置混合料斗；混合料斗由第一个旋转电机驱动，第一个旋转电机由控制器控制启停和转向，控制器与开关电源通过导线连接；电加热炉出口处设置电动过滤筛，电动过滤筛由第二个旋转电机驱动，第二个旋转电机直接与开关电源通过导线连接；所述的电动过滤筛底部设置收集器。
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