CN112919465A - 浸渍系统以及活性炭浸渍方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了浸渍系统以及活性炭浸渍方法。浸渍系统包括浸渍组件和供料组件；浸渍组件包括：浸渍罐，用于容纳待浸渍物和浸渍液；浸渍罐上设有物料进出的通道；转动机构，用于驱动浸渍罐以非竖直的中心轴转动；转动机构包括与浸渍罐连接的转轴；供料组件包括用于将热气体输入浸渍罐的第一供料单元；第一供料单元包括输气管，输气管沿转轴的轴向穿过转轴和浸渍罐壳体后伸入浸渍罐的内部。以非竖直的中心轴转动的方式可以使待浸渍物和浸渍液更为充分地接触，提升浸渍效果。通过热气体给浸渍罐提供一定温度以及正压条件，提高了炭基催化剂载体(如活性炭)对浸渍液的吸收。可见，本发明的浸渍系统结构简单，使用方便，能够显著提升浸渍效果。

Description

浸渍系统以及活性炭浸渍方法

技术领域

本发明涉及浸渍的技术领域，具体而言，涉及浸渍系统以及活性炭浸渍方法。

背景技术

活性炭由于其优秀的吸附性能，广泛应用于各行各业诸多领域，但是普通的活性炭已经不能满足人类在生产和生活中日益扩大的需求，其中应用比较广泛就是应用自各行业的炭基催化剂，所以进一步研究活性炭改性技术成为目前的热点，尤其是活性炭在化学改性(氧化改性、还原改性、酸碱改性、金属负载改性和等离子体改性)方面，需要使用药剂浸渍工序。现有的设备虽然可以实现浸渍功能，但是为了能够起到高效的浸渍效果还需要做一些改进和优化。

在现有的技术中，如CN209602107U公布了一种浸渍活性炭生产用浸渍装置，实现全自动的浸渍工艺，以及废液回收。又如CN207259155U公布了一种均匀浸渍活性炭装置。上述两种浸渍装置都是通过传动装置带动浸渍罐体转动以提升浸渍效果。但是，依然采用的是常规的浸渍手段，在毛细微孔处的负载量依然会很少，并没有从根本上提高浸渍效率，活性组分的负载量低，从而影响炭基催化剂的使用效果。因此，为提高炭基催化剂生产的生产效率，还需要在设备改进方面做大量的工作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供浸渍系统以及活性炭浸渍方法，以解决现有技术中浸渍系统对毛细微孔处的负载量少的技术问题。

为了实现上述目的，本发明首先提供了浸渍系统。该浸渍系统包括浸渍组件和供料组件；所述浸渍组件包括：浸渍罐，用于容纳待浸渍物和浸渍液；浸渍罐上设有物料进出的通道；转动机构，用于驱动浸渍罐以非竖直的中心轴转动；转动机构包括与浸渍罐连接的转轴；所述供料组件包括用于将热气体输入浸渍罐的第一供料单元；第一供料单元包括输气管，输气管沿转轴的轴向穿过转轴和浸渍罐壳体后伸入浸渍罐的内部。

进一步地是，所述待浸渍物为活性炭，所述热气体为水蒸气。

进一步地是，所述供料组件还包括用于将浸渍液输入浸渍罐的第二供料单元，第二供料单元包括输液管，输液管沿转轴的轴向穿过转轴和浸渍罐壳体后伸入浸渍罐的内部。

进一步地是，转轴包括相对设置于浸渍罐外部的第一转动部和第二转动部，输气管沿第一转动部的轴向穿过第一转动部后伸入浸渍罐的内部，输液管沿第二转动部的轴向穿过第二转动部后伸入浸渍罐的内部。

进一步地是，浸渍系统还包括控制浸渍液和/或热气体的输入量的控制组件。

进一步地是，所述控制组件包括：第一控制单元，用于控制热气体的输入量，第一控制单元包括设于输气管上的压力计和第一阀门；第二控制单元，用于控制浸渍液的输入量，第二控制单元包括设于输液管上的流量计和第二阀门；控制器，用于控制第一阀门和第二阀门的开合。

进一步地是，所述第一控制单元还包括设于浸渍罐内的温度计。

进一步地是，所述第二供料单元还包括用于储存浸渍液的储液罐，输液管的输入端与储液罐连接，所述第二控制单元还包括用于检测储液罐的液位的液位计。

进一步地是，所述控制组件还包括显示器。

进一步地是，浸渍罐上设有待浸渍物进入的第一通道以及排出的第二通道，或浸渍罐上设有待浸渍物进入和排出的共用通道，所述第二通道和共用通道呈圆锥形。

进一步地是，浸渍系统还包括排料组件。

进一步地是，所述排料组件包括与第二通道端部或共用通道端部依次连接的筒体和盖体，其中，筒体上设有第一滤网；或者，所述排料组件包括设于第二通道端部的卸料管，所述卸料管包括与浸渍罐连接的主管以及共接于主管输出端的排液管和排料管，其中，主管上设有第三阀门，排液管上设有第四阀门，排液管与主管同轴，排料管与主管呈一定夹角，排液管的输入端设有第二滤网。

进一步地是，浸渍系统还包括浸渍液回收组件，浸渍液回收组件包括设于浸渍罐下方的液槽，液槽与第二供料单元连通。

进一步地是，浸渍系统还包括支撑组件，所述支撑组件包括底座以及相对设置于底座上的两个立板，立板上设有与转轴配合的安装孔。

进一步地是，浸渍罐内壁设有防腐涂层；浸渍罐内壁分布有凸起，凸起优选呈半球形；浸渍罐以水平的中心轴转动。

为了实现上述目的，本发明其次提供了活性炭浸渍方法。该活性炭浸渍方法采用了上述的浸渍系统对活性炭进行浸渍。

首先，以非竖直的中心轴转动的方式可以使待浸渍物和浸渍液更为充分地接触，提升浸渍效果。其次，通过热气体给浸渍罐提供一定温度以及正压条件，提高了炭基催化剂载体(如活性炭)对浸渍液的吸收；其中，热气体优选为相对于待浸渍物和浸渍液呈惰性的气体。由此可见，本发明的浸渍系统的结构简单，使用方便，能够显著提升浸渍效果，可以高效地对炭基催化剂载体进行负载改性；当炭基催化剂制备的前端设备和工艺采用本发明的浸渍系统以及活性炭浸渍方法时，可以显著加快进度并提升催化剂的活性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的浸渍系统的第一实施例的结构示意图。

图2为浸渍罐的第二种可选的实施方式的结构示意图。

图3为本发明的浸渍系统的第二实施例的结构示意图。

图4为排料组件一种实施方式的结构示意图。

图5为排料组件另一种实施方式的结构示意图。

图6为本发明的浸渍系统的第四实施例的结构示意图。

图7为排料组件一种实施方式的结构示意图。

图8为排料组件另一种实施方式的结构示意图。

图9为本发明的浸渍系统的第六实施例的结构示意图。

图10为实施例1-4的载锰炭基脱硫催化剂的稳定硫容对比图。

上述附图中的有关标记为：

110-浸渍罐，111-凸起，112-共用通道，113-第一通道，114-第二通道，121-第一转动部，122-第二转动部，130-电机，210-输气管，220-压力计，230-第一阀门，240-温度计，310-输液管，320-储液罐，321-固体原料入口，322-液体原料输送管，330-流量计，340-第二阀门，350-液位计，410-控制器，420-显示器，511-第一板体，512-第二板体，520-底座，610-筒体，611-第一滤网，620-盖体，710-主管，720-排液管，730-排料管，741-第三阀门，742-第四阀门，750-第二滤网，800-液槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

图1为本发明的浸渍系统的第一实施例的结构示意图。

如图1所示，浸渍系统包括浸渍组件、供料组件和支撑组件，具体如下：

所述浸渍组件包括浸渍罐110和转动机构，浸渍罐110用于容纳待浸渍物和浸渍液，浸渍罐110上设有物料进出的通道；转动机构用于驱动浸渍罐110以非竖直的中心轴转动，转动机构包括与浸渍罐110连接的转轴；转轴包括相对设置于浸渍罐110外部的第一转动部121和第二转动部122。由此，在浸渍罐110转动的过程中，浸渍罐110内的物料会发生剧烈运动，从而可以使待浸渍物和浸渍液充分地接触，继而显著提升浸渍效果。

为了防止浸渍罐110被浸渍液腐蚀，浸渍罐110的第一种可选的实施方式为：在浸渍罐110内壁设有防腐涂层。由于浸渍罐110需要承载物料转动，因此浸渍罐110的本体优选采用具有较高强度的不锈钢材料。

为了提升浸渍效果，优选使浸渍罐110以水平的中心轴转动，此时，浸渍罐110内的物料运动最为激烈。

图2为浸渍罐110的第二种可选的实施方式的结构示意图，也即图1中的A-A向剖视图。如图2所示，为了进一步提升浸渍效果，在浸渍罐110内壁分布有凸起111。尤其是当凸起111呈半球形时，不仅可以增加活性炭与浸渍液的流动性，提高活性炭与浸渍液的接触几率，进一步提升浸渍效果，而且相比其他形状的凸起，半球形的凸起不会造成活性炭的机械损伤，同时便于卸料，不会造成卡料情况。

所述供料组件包括用于将热气体输入浸渍罐110的第一供料单元；第一供料单元包括输气管210，输气管210沿第一转动部121的轴向穿过第一转动部121后伸入浸渍罐110的内部。由此，可以在浸渍罐110转动的过程中随时补充热气体，从而使浸渍罐110维持一定温度以及正压条件，显著提升炭基催化剂载体对浸渍液的吸收。

所述支撑组件包括底座520以及相对设置于底座520上的两个立板，立板上设有与转轴配合的安装孔。

为了便于检修和更换时对浸渍罐110进行拆装，立板的一种可选的实施方式为：一个或两个立板具有第一板体511和第二板体512，第一板体511和第二板体512可拆卸连接。更为优选的是，第一板体511和第二板体512上下分布，此时立板的结构简单且支撑效果好。

图3为本发明的浸渍系统的第二实施例的结构示意图。

如图3所示，在第一实施例的基础上，第二实施例的浸渍系统中的供料组件还包括用于将浸渍液输入浸渍罐110的第二供料单元，第二供料单元包括输液管310以及储存浸渍液的储液罐320，输液管310沿第二转动部122的轴向穿过第二转动部122后伸入浸渍罐110的内部。传统的进料方式是人为将浸渍液直接从浸渍罐110上的通道倒入浸渍罐110内，这样工作人员难免会接触酸碱等腐蚀性浸渍液(如溅射)，并且容易造成浸渍液浪费。而在本发明中，通过第二供料单元进行输入，可以减少人工接触腐蚀性浸渍液的同时降低浸渍液的浪费，从而提高了浸渍工序的生产效率。

浸渍系统的第三实施例为在第二实施例的基础上进一步具有浸渍液配置组件。图4为排料组件一种实施方式的结构示意图。图5为排料组件另一种实施方式的结构示意图。

如图4所示，所述浸渍液配置组件包括设于储液罐320上的固体原料入口321、液体原料入口以及液体原料输送管322，液体原料输送管322上设有阀门。由此，实现了浸渍液的自动配置，相对于第二实施例，可以进一步减少人工接触腐蚀性浸渍液。

如图5所示，由于浸渍时通常可能会采用多种浸渍液(可能还有洗涤液，如水)，因此，可以根据浸渍液的种类设置相应个数的储液罐320，多个储液罐320通过支管并联的方式与输液管310连通，支管上设有阀门。

为了加快固体原料的溶解，在储液罐320内可以设置搅拌器。

图6为本发明的浸渍系统的第四实施例的结构示意图。

如图6所示，在第二实施例的基础上，第四实施例的浸渍系统还包括控制浸渍液和/或热气体的输入量的控制组件。

具体实施时，所述控制组件包括第一控制单元和/或第二控制单元、控制器410和显示器420，其中，第一控制单元用于控制热气体的输入量，第一控制单元包括设于输气管210上的压力计220和第一阀门230以及设于浸渍罐110内的温度计240；第二控制单元用于控制浸渍液的输入量，第二控制单元包括设于输液管310上的流量计330和第二阀门340以及检测储液罐320的液位的液位计350；控制器410用于控制第一阀门230和第二阀门340的开合；显示器420用于显示压力计220数值、温度计240数值、流量计330数值和液位计350数值。

第一控制单元可以根据压力计220的检测数据实时控制第一阀门230的开合，从而确保浸渍罐110始终维持正压条件。同时，第一控制单元可以根据温度计240的检测数据实时控制第一阀门230的开合，从而确保浸渍罐110始终维一定温度。

第二控制单元可以根据设置的添加量以及流量计330的数值控制第二阀门340的开合，避免浸渍液的不足以及过量浪费。也可以在当流量计330检或液位计350的数值低于预设值时，提醒工作人员向储液罐320中补充浸渍液。

浸渍系统的第五实施例为在第一实施例的基础上进一步具有排料组件。图7为排料组件一种实施方式的结构示意图。图8为排料组件另一种实施方式的结构示意图。

如图7所示，浸渍罐110上设有待浸渍物进入和排出的共用通道112，所述排料组件包括与第二通道114端部或共用通道112端部依次连接的筒体610和盖体620，其中，筒体610上设有第一滤网611。加料时，取下筒体610和盖体620即可。排料时，首先拆下盖体620，使浸渍罐110内的残余浸渍液排出，然后再拆下筒体610即可排出固体物料。由此，待浸渍物进入和排出共用一个通道，可以简化浸渍罐110的加工制造，有助于获得强度更高的浸渍罐110。

如图8所示，浸渍罐110上设有待浸渍物进入的第一通道113以及排出的第二通道114，所述排料组件包括设于第二通道114端部的卸料管，所述卸料管包括与浸渍罐110连接的主管710以及共接于主管710输出端的排液管720和排料管730，其中，主管710上设有第三阀门741，排液管720上设有第四阀门742，排液管720与主管710同轴，排料管730与主管710呈一定夹角，排液管720上设有第二滤网750。排料时，首先打开第三阀门741，使浸渍罐110内的残余浸渍液排出，然后打开第四阀门742即可排出固体物料。由此，相对于图8所示的排列组件而言，排料更加方便。

第一滤网611和第二滤网750可以拦截固体物料，仅使浸渍液通过，从而实现固体物料与残余浸渍液的分离。

第二滤网750优选安装于排液管720的输入端，这样可以防止固体物料沉积于排液管720中。进一步地，第二滤网750的安装方向优选平行于排料管730，由此便于沉积于滤网上的固体物料落入排料管730中。

为了便于排出物料，所述第二通道114和共用通道112呈圆锥形。

图9为本发明的浸渍系统的第六实施例的结构示意图。

如图9所示，在第二实施例的基础上，第六实施例的浸渍系统还包括浸渍液回收组件；浸渍液回收组件包括设于浸渍罐110下方的液槽800，液槽800与第二供料单元连通。由此，回收的浸渍液可以输送至储液罐320中被进一步使用，避免浪费。如图5所示，当采用多种浸渍液时，即采用多个储液罐320时，回收的浸渍液可以输入到对应的储液罐320中。

上述实施例中，为了促进液体的流动，可以在相应的管路上设置泵。

上述实施例中，当所述待浸渍物为活性炭、所述热气体为水蒸气时，活性炭可以获得远高于现有技术的浸渍效率，尤其是可以提升活性炭的毛细微孔处的的负载量。

本发明的活性炭浸渍方法采用第六实施例的浸渍系统，以下通过具体的应用实例来说明本发明的浸渍系统以及活性炭浸渍方法的有益效果。

实施例1

一次浸渍：将500kg的活性炭(灰分为5.5％)装入浸渍罐，利用储液罐配置好10％双氧水溶液，按照活性炭/双氧水的质量比为1：1的配比将双氧水打入浸渍罐中，保证液面在活性炭以上，静置6h后排出多余的双氧水；

清洗：然后将清水打入浸渍罐，待将活性炭搅拌清洗至中性后经卸料、烘干后重新装入浸渍罐；

二次浸渍：将储液罐配制好含2％的高锰酸钾及含5％的硝酸铁溶液打入浸渍罐中(活性组分添加量为35kg)，通入高温水蒸气，设定一定的压力，自动补压及卸压，浸渍罐开始在传动电机的带动下搅拌浸渍2h，卸料烘干得到二次浸渍后的活性炭；

热处理：将二次浸渍后的活性炭在500℃、氮气气氛下煅烧1h，得到载锰炭基脱硫催化剂成品。

实施例2

一次浸渍及清洗同实施例1；

二次浸渍：将储液罐配制好含2％的高锰酸钾及含7％的硝酸铁溶液打入浸渍罐中(活性组分添加量为45kg)，通入高温水蒸气，设定一定的压力，自动补压及卸压，浸渍罐开始在传动电机的带动下搅拌浸渍2h，卸料烘干得到二次浸渍后的活性炭；

热处理同实施例1。

实施例3

一次浸渍及清洗同实施例1；

二次浸渍：将储液罐配制好含2％的高锰酸钾及含9的硝酸铁溶液打入浸渍罐中(活性组分添加量为55kg)，通入高温水蒸气，设定一定的压力，自动补压及卸压，浸渍罐开始在传动电机的带动下搅拌浸渍2h，卸料烘干得到二次浸渍后的活性炭；

热处理同实施例1。

实施例4

一次浸渍及清洗同实施例1；

二次浸渍：将储液罐配制好含2％的高锰酸钾及含9的硝酸铁溶液打入浸渍罐中(活性组分添加量为55kg)，常温常压，浸渍罐开始在传动电机的带动下搅拌浸渍2h，卸料烘干得到二次浸渍后的活性炭；

热处理同实施例1。

首先，测试二次浸渍后的活性炭的重量及灰分，并计算浸渍效率，浸渍效率ω＝(m₁-m₂)/m，其中，m活性组分添加量，m₁为二次浸渍后的活性炭的重量，m₂为浸渍前的活性炭的重量，所得结果如表1所示。表1中，“灰分”表示：一定质量的活性炭经高温灼烧使有机成分挥发逸散后，所得残留物(主要是无机盐和氧化物)占活性炭质量的百分数。

表1

从表1可以看出，实施例1-3中通过水蒸气施加一定压力和温度浸渍的产品，灰分也发生了更为明显的变化，并且浸渍效率均在80％以上；对比实施例3-4可知，实施例3的浸渍效率(83.63％)远高于实施例4的浸渍效率(58.18％)；由此可见，通过提高浸渍罐的温度和压力，有利于活性炭对液相溶质的吸收。

然后，测试了实施例1-4的载锰炭基脱硫催化剂的稳定硫容，测试结果如图10所示。“稳定硫容”的含义是：一定条件下，单位质量的载锰炭基脱硫催化剂催化氧化二氧化硫的质量称为硫容，载锰炭基脱硫催化剂吸附饱和后并再生，重复七周期后的硫容称为稳定硫容。未经改性处理的活性炭的稳定硫容即称为基炭的稳定硫容。

从图10可以看出，在活性组分添加量一定的条件下，通过施加一定的温度及压力，所得载锰炭基脱硫催化剂的稳定硫容明显提高，由此可以获得更高的脱硫效率。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.浸渍系统，其特征在于：包括浸渍组件和供料组件；

所述浸渍组件包括：

浸渍罐(110)，用于容纳待浸渍物和浸渍液；浸渍罐(110)上设有物料进出的通道；

转动机构，用于驱动浸渍罐(110)以非竖直的中心轴转动；转动机构包括与浸渍罐(110)连接的转轴；

所述供料组件包括用于将热气体输入浸渍罐(110)的第一供料单元；第一供料单元包括输气管(210)，输气管(210)沿转轴的轴向穿过转轴和浸渍罐(110)壳体后伸入浸渍罐(110)的内部。

2.如权利要求1所述的浸渍系统，其特征在于：

所述待浸渍物为活性炭，所述热气体为水蒸气；并且/或者，

所述供料组件还包括用于将浸渍液输入浸渍罐(110)的第二供料单元，第二供料单元包括输液管(310)，输液管(310)沿转轴的轴向穿过转轴和浸渍罐(110)壳体后伸入浸渍罐(110)的内部。

3.如权利要求2所述的浸渍系统，其特征在于：

转轴包括相对设置于浸渍罐(110)外部的第一转动部(121)和第二转动部(122)，输气管(210)沿第一转动部(121)的轴向穿过第一转动部(121)后伸入浸渍罐(110)的内部，输液管(310)沿第二转动部(122)的轴向穿过第二转动部(122)后伸入浸渍罐(110)的内部；并且/或者，

浸渍系统还包括控制浸渍液和/或热气体的输入量的控制组件。

4.如权利要求3所述的浸渍系统，其特征在于：所述控制组件包括：

第一控制单元，用于控制热气体的输入量，第一控制单元包括设于输气管(210)上的压力计(220)和第一阀门(230)；

第二控制单元，用于控制浸渍液的输入量，第二控制单元包括设于输液管(310)上的流量计(330)和第二阀门(340)；

控制器(410)，用于控制第一阀门(230)和第二阀门(340)的开合。

5.如权利要求4所述的浸渍系统，其特征在于：所述第一控制单元还包括设于浸渍罐(110)内的温度计(240)；并且/或者，所述第二供料单元还包括用于储存浸渍液的储液罐(320)，输液管(310)的输入端与储液罐(320)连接，所述第二控制单元还包括用于检测储液罐(320)的液位的液位计(350)；并且/或者，所述控制组件还包括显示器(420)。

6.如权利要求1所述的浸渍系统，其特征在于：

浸渍罐(110)上设有待浸渍物进入的第一通道(113)以及排出的第二通道(114)，或浸渍罐(110)上设有待浸渍物进入和排出的共用通道(112)，所述第二通道(114)和共用通道(112)呈圆锥形；并且/或者，

浸渍系统还包括排料组件。

7.如权利要求6所述的浸渍系统，其特征在于：

所述排料组件包括与第二通道(114)端部或共用通道(112)端部依次连接的筒体(610)和盖体(620)，其中，筒体(610)上设有第一滤网(611)；或者，

所述排料组件包括设于第二通道(114)端部的卸料管，所述卸料管包括与浸渍罐(110)连接的主管(710)以及共接于主管(710)输出端的排液管(720)和排料管(730)，其中，主管(710)上设有第三阀门(741)，排液管(720)上设有第四阀门(742)，排液管(720)与主管(710)同轴，排料管(730)与主管(710)呈一定夹角，排液管(720)的输入端设有第二滤网(750)。

8.如权利要求1所述的浸渍系统，其特征在于：

浸渍系统还包括浸渍液回收组件，浸渍液回收组件包括设于浸渍罐(110)下方的液槽(800)，液槽(800)与第二供料单元连通；并且/或者，

浸渍系统还包括支撑组件，所述支撑组件包括底座(520)以及相对设置于底座(520)上的两个立板，立板上设有与转轴配合的安装孔。

9.如权利要求1所述的浸渍系统，其特征在于：浸渍罐(110)内壁设有防腐涂层；浸渍罐(110)内壁分布有凸起(111)，凸起(111)优选呈半球形；浸渍罐(110)以水平的中心轴转动。

10.活性炭浸渍方法，其特征在于：采用权利要求1-9之一所述的浸渍系统对活性炭进行浸渍。

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