CN114082402B - 一种环境功能材料气相法改性装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境功能材料气相法改性装置，属于改性设备技术领域。该改性装置包括壳体其内部设有水平的隔板，隔板将壳体分隔为接料室和改性室，改性室内设有多个独立的改性仓，各改性仓均包括：仓体，沿其长度方向自上而下依次为第一反应段和第二反应段，第二反应段与第一反应段可拆卸连接，第一反应段为双层结构，其内层侧壁上设有若干进气口，外侧壁与高温气体供应装置连接，第一反应段与接料室连通；第二反应段自上而下分为多段，且各段的进料口口径自上而下依次缩小；抽气机构与第二反应段最底端连接。本发明的改性装置能够对活性炭的外表面以及孔隙内表面进行充分改性，提高改性性能，且整个改性过程节能环保。

Description

一种环境功能材料气相法改性装置

技术领域

本发明涉及改性设备技术领域，具体涉及一种环境功能材料气相法改性装置。

背景技术

环境功能材料主要是指具有独特的物理、化学、生物性能、并具有优良的环境净化效果的新型材料，在经典工艺中发挥重要作用，这些材料在受到越来越多的研究人员关注的同时，也在环境工程上表现出独特的价值，活性炭是比较常见的环境功能材料之一。

活性炭是用生物有机质经过炭化、活化等过程制成的一种无定形炭，它具有多孔结构、巨大的比表面积、吸附容量大、速度快和饱和可再生等特点，能够有效地去除水中的臭味，天然合成溶解的有机物，微污染物以及一些大气中的污染气体等，但是普通的活性炭比表面积小，孔径分布不均匀和吸附选择性能差，故通常需要对活性炭进一步的改性，通过对表面化学性质的改性，提高其吸附性能，在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更好的改性效果。

活性炭表面在适当温度下通过氢气、氮气等惰性气体对活性炭进行高温处理能够得到含量较多的碱性基团，改性后的活性炭表面非极性增强，从而提高了活性炭对非极性物质和有机物的吸附性能，由于活性炭的多孔结构，常规的改性装置只是简单的通入高温气体，难以确保活性炭的表面与高温气体的充分接触，尤其当活性炭内部孔隙被堵塞后，高温改性气体无法与孔隙的内表面接触对其表面进行改性，从而降低产物的性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种环境功能材料气相法改性装置。

本发明提供了一种环境功能材料气相法改性装置，壳体，其内部设有水平的隔板，所述隔板将壳体分隔为接料室和改性室，所述接料室位于改性室的上方，所述改性室内设有多个独立的改性仓，各改性仓均包括：

仓体，沿其长度方向自上而下依次为第一反应段和第二反应段，所述第二反应段与第一反应段可拆卸连接，所述第一反应段为双层结构，其内层侧壁上设有若干进气口，所述外侧壁与高温气体供应装置连通，所述第一反应段设于所述隔板上，且与接料室连通；所述第二反应段自上而下分为多段，且各段的进料口口径自上而下依次缩小；

抽气机构，与第二反应段最底端连接。

较佳地，所述第二反应段由第一半仓体和第二半仓体对接构成，且第一半仓体和第二半仓体的对接面与仓体的中心轴平行；所述第一半仓体和第二半仓体的一对接边铰接，另一对接边通过第一电磁铁连接，所述第一半仓体和第二半仓体的对接面上还设有密封条，第一半仓体和第二半仓体的上端与第一反应段可拆卸连接，第一半仓体和第二半仓体的底端与抽气机构连接。

较佳地，改性室的下方还设有集料仓，所述集料仓仓壁也为双层结构，集料仓的内层壁和外层壁之间形成换热室，换热室还与加热前的反应气体或同于清洗活性炭原料的清洗装置连通用于加热反应气体或清洗液。

较佳地，抽气机构包括第一进气端管、风机和多个第二进气管，第一进气端管的进气端设于改性室内，多个第二进气管的进气端与各第二反应段分别一一对应连接，且第二进气端设于第一半仓体和第二半仓体围合成的仓体的底部，所述第一进气端管和多个第二进气管的出气端均与风机连接，所述集料仓与改性室连通，集料仓内设有用于使物料快速散热的搅拌装置。

较佳地，集料仓与改性室之间设有翻转板，所述翻转板的一侧壁铰接在壳体内壁上，另一侧通过第二电磁铁与壳体内壁连接。

较佳地，隔板上设有多个条形开口，所述第一反应段位于至少一个条形开口的下方用于承接从条形开口掉落的物料。

较佳地，隔板为弧形板，多个条形开口均布于所述弧形板上。

较佳地，第二反应段上下相邻的两段可拆卸连接，上下相邻段的连通处均设有筛网，且各段上均设有卸料口。

较佳地，隔板还与所述壳体上下滑动连接，且隔板的顶部或底部沿其圆周方向设有环形气体通道，所述第一进气端管和多个第二进气管的出气端还连接有气体缓存仓，所述环形气体通道的进气端连接气体缓存仓，环形气体通道的出气端与风机连接，所述气体缓存仓内设有压力传感器，气体缓存仓内的出气端设有第三电磁阀，所述压力传感器和第三电磁阀均与控制器信号连接。

较佳地，第一进气端管和多个第二进气管均为软管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的改性装置通过在独立的改性仓内进行，一方面能够确保高温气体与活性炭的充分接触，提高改性效果另一方面能够减少改性气体用量，减少热耗，节能环保。除此之外，因活性炭具有轻质特点，考虑到活性炭在破碎过程中小颗粒会进入其他活性炭的内部孔隙内或者在传统的改性装置中活性炭和改性气体在改性装置内自由接触，都容易造成细小的微颗粒进入活性炭孔隙，造成孔隙堵塞的问题，本发明利用抽气机构对改性仓内改性气体的流向进行干预，实现对活性炭内部孔隙有效清理的目的，进而提高了改性气体对孔隙内壁的改性效果。

本发明的改性仓分为第一反应段和第二反应段，第一反应段的作用在于使改性气体与活性炭进行充分接触，第二反应阶段是针对活性炭内部孔隙与高温改性气体接触不充分的问题进行设计的，主要是利用气体抽吸形成的气流使得气流顺着第二反应阶段的轴向进行移动，同时在抽吸作用下封堵在内部孔隙内的细小微粒会被抽吸出来，使得内部孔隙畅通，便于气体与孔隙内表面接触，且由于抽吸作用，第二反应段各段活性炭堆积密实，会促使更多的气流穿过内部孔隙，更利于内部孔隙改性。

本发明还充分利用了改性后的活性炭携带的热量，不但加速了改性活性炭的冷却而且实现了预热利用，节能环保，降低了改性成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明改性仓局部放大图；

图3为本发明第二反应段的结构示意图；

图4为本发明第一反应段的结构示意图；

图5为本发明隔板的结构示意图。

附图标记说明：

1.壳体，11.隔板，12.条形开口，2.接料室，3.改性室，4.改性仓，5.仓体，51.第一反应段，511.内层侧壁，512.进气口，513.外侧壁，52.第二反应段，53.第一半仓体，54.第二半仓体，55.第一电磁铁，6.高温气体供应装置，7.抽气机构，71.第一进气管，72.风机，73.第二进气管，8.集料仓，9.换热室，10.翻转板，13.第二电磁铁。

具体实施方式

下面结合附图1-5，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明提供的一种环境功能材料气相法改性装置，壳体1，其内部设有水平的隔板11，所述隔板11将壳体1分隔为接料室2和改性室3，所述接料室2位于改性室3的上方，所述改性室3内设有多个独立的改性仓4，各改性仓4均包括：

仓体5，沿其长度方向自上而下依次为第一反应段51和第二反应段52，所述第二反应段52与第一反应段51可拆卸连接，所述第一反应段51为双层结构，其内层侧壁511上设有若干进气口512，所述外侧壁513与高温气体供应装置6连通，所述第一反应段51设于所述隔板11上，且与接料室2连通；所述第二反应段52自上而下分为多段，且各段的进料口口径自上而下依次缩小；

抽气机构7，与第二反应段52最底端连接。

本实施例中，隔板11的作用之一是将壳体1分隔为上下两个仓室分别用于接料和改性，作用之二在于用于固定改性仓4；改性过程在本实施例的仓体5内进行，一方面多个仓体5对活性炭进行分装，且将改性气体引入小体积的反应容器内能够提高活性炭与改性气体的接触面积，提高改性效果，且降低了改性气体的用量，避免大量改性气体以及热量消耗，节能环保。

本实施例的仓体5的第一反应段51主要用于改性气体和活性炭外表面的改性，第二反应段52主要用于对活性炭内部孔隙与改性气体的充分接触，提高其多孔结构孔表面的改性，提高改性后活性炭的吸附性能。

由于第一反应段51为双层结构，且内壁上均布若干进气口512，因此，高温气体是从多个方向进入第一反应段51内与活性炭接触，且第一反应段51双层结构形成的夹层容积较小，因此改性气体的用量降低，热能消耗降低；且接料室2内的物料在进入改性仓5的过程中就能够和改性气体接触，提高改性气体与活性炭的接触时间和接触效率；需要说明的是位于第一反应段51中下段的进气口512可以设置向上的气体导向通道，用于使向上的气体与下降的活性炭逆向运动，降低活性炭的下降速度，提高改性气体与活性炭的接触时间，当活性炭在抽吸作用下进入第二反应段52后，由于第二反应段52自上而下分为多段，且各段的进料口口径自上而下依次缩小，因此将大颗粒阻挡在上层，小颗粒掉落至下层，抽气机构7与与第二反应段52最底端连接，因此抽气机构7在仓体5内形成负压，使得活性炭孔隙内的粉末从孔隙内脱离，实现清理活性炭被封堵的孔隙的目的，当封堵的孔被打通后，改性气体能够与孔隙内壁接触，实现的活性炭孔隙内壁的改性；

同时，在气体吸力作用下小颗粒不断的降低，大颗粒活性炭根据其粒度大小被阻挡在对应的层段内，小颗粒的不断进入下层层段，最终在第二反应段52内形成自上而下活性炭粒度不断减小，且不同粒径的活性炭内部孔隙均在抽气装置的作用的疏通，能够与改性气体接触，实现了对活性炭孔隙内表面的改性，提高改性效果。本实施例不同粒度等级的活性炭位于独立的层段内，便于获取不同粒径的活性炭。

因此本实施例的改性仓结构与抽气机构配合，不但实现了对活性炭表面的改性同时还对内部孔隙表面的改性，提高改性效果；而改性过程中，改性气体的作用之一是用于改性活性炭，作用之二在于清理活性炭内填充的小颗粒活性炭；同时还利用改性仓的特殊结构与改性气体的共同配合不仅实现了对活性炭的粒度分级。

实施例2

在实施例1的基础上，为了实现改性后的活性炭的自动卸料，本实施例的所述第二反应段52由第一半仓体53和第二半仓体54对接构成，且第一半仓体51和第二半仓体52的对接面与仓体5的中心轴平行；所述第一半仓体53和第二半仓体54的一对接边铰接，另一对接边通过第一电磁铁55连接，所述第一半仓体51和第二半仓体52的对接面上还设有密封条，第一半仓体53和第二半仓体54的上端与第一反应段51可拆卸连接，第一半仓体53和第二半仓体54的底端与抽气机构7连接。

本实施例中第二反应段52分为左右两个半仓体，分别为第一半仓体53和第二半仓体54，且两个半仓体通过第一电磁铁55连接，当需要卸料时，打开第一电磁铁55实现卸料。

实施例3

本实施例改性室3的下方还设有集料仓8，所述集料仓8仓壁也为双层结构，集料仓8的内层壁和外层壁之间形成换热室9，换热室9还与加热前的反应气体或同于清洗活性炭原料的清洗装置连通用于加热反应气体或清洗液。由于与高温改性气体接触后的活性炭具有较高的温度，且在改性完成后需要对高温活性炭进行冷却处理，因此本实施例设置换热室9在实现降低活性炭温度的同时实现热能再利用，降低对改性气体加热时的热量消耗，也可以通过对活性炭清洗液加热实现对活性炭的预加热，降低活性炭改性时与高温气体的温差。

实施例4

本实施例抽气机构7包括第一进气端管71、风机72和多个第二进气管73，第一进气端管71的进气端设于改性室3内，多个第二进气管73的进气端与各第二反应段52分别一一对应连接，且第二进气端设于第一半仓体53和第二半仓体54围合成的仓体5的底部，所述第一进气端管71和多个第二进气管73的出气端均与风机72连接，所述集料仓8与改性室3连通，集料仓8内设有用于使物料快速散热的搅拌装置9。第一进气端管71和多个第二进气管73对改性仓以及改性室内的气体及热量进行抽吸，实现节约改性气体以及热量回收的目的。

实施例5

本实施例中集料仓8与改性室3之间设有翻转板10，所述翻转板10的一侧壁铰接在壳体1内壁上，另一侧通过第二电磁铁13与壳体1内壁连接，当改性后的活性炭需要从仓体5内卸出时，则第二电磁体13打开，翻转板10在活性炭降落冲力及活性炭重力作用下翻转，并在卸料完成后通过第二电磁体13复位闭合，避免了搅拌过程中的扬尘。

实施例6

本实施例隔板11上设有多个条形开口12，所述第一反应段51位于至少一个条形开口12的下方用于承接从条形开口12掉落的物料，条形开口12使物料分散面更大，提高了活性炭与改性气体的接触面积；

作为优选方式，隔板11为弧形板，多个条形开口12均布于所述弧形板上，弧形板结构能够使活性炭在承接来自破碎机构破碎后的活性炭后，使其沿弧形板的弧面均匀的滚落进入各个条形开口12内，避免了物料的堆积。

实施例7

本实施例第二反应段52上下相邻的两段可拆卸连接，上下相邻段的连通处均设有筛网，且各段上均设有卸料口，实现不同粒径活性炭的分类收集。

实施例8

为了实现更好的清孔效果，本实施例的隔板11还与所述壳体1上下滑动连接，且隔板11的顶部或底部沿其圆周方向设有环形气体通道，所述第一进气端管71和多个第二进气管73的出气端还连接有气体缓存仓，所述环形气体通道的进气端连接气体缓存仓，环形气体通道的出气端与风机72连接，所述气体缓存仓内设有压力传感器，气体缓存仓内的出气端设有第三电磁阀，所述压力传感器和第三电磁阀均与控制器信号连接，当压力传感器检测到气体缓存仓内的气体压力到达设定阈值时，第三电磁阀打开，完成泄压，当压力小于设定阈值时，第三电磁阀关闭，以此循环。目的在于利用气体缓存仓内的高压气体冲击隔板11使隔板11上下振动，不仅可以更好的避免物料堆积在隔板11上，且能够带动改性仓上下振动，辅助改性气体将堵在孔隙内的微颗粒从孔隙内清理出来。

需要说明的，控制器还可以连接计时模块，用于在第三电磁阀打开固定时间后关闭第三电磁阀。为了使隔板11的抖动效果更佳，可以在隔板11和壳体1的滑动连接处设置减震弹簧。比如采用滑槽和滑块连接的方式，可以在滑槽内设置竖直弹簧，竖直弹簧连接滑块与滑槽。

作为一种优选方式，所述第一进气端管71和多个第二进气管73均为软管，能够在振动过程中产生变形。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，包括：

壳体（1），其内部设有水平的隔板（11），所述隔板（11）将壳体（1）分隔为接料室（2）和改性室（3），所述接料室（2）位于改性室（3）的上方，所述改性室（3）内设有多个独立的改性仓（4），各改性仓（4）均包括：

仓体（5），沿其长度方向自上而下依次为第一反应段（51）和第二反应段（52），所述第二反应段（52）与第一反应段（51）可拆卸连接，所述第一反应段（51）为双层结构，其内层侧壁（511）上设有若干进气口（512），外侧壁（513）与高温气体供应装置（6）连通，所述第一反应段（51）设于所述隔板（11）上，且与接料室（2）连通；所述第二反应段（52）自上而下分为多段，且各段的进料口口径自上而下依次缩小；

所述第二反应段（52）由第一半仓体（53）和第二半仓体（54）对接构成，且第一半仓体（53）和第二半仓体（54）的对接面与仓体（5）的中心轴平行；所述第一半仓体（53）和第二半仓体（54）的一对接边铰接，另一对接边通过第一电磁铁（55）连接，所述第一半仓体（53）和第二半仓体（54）的对接面上还设有密封条，第一半仓体（53）和第二半仓体（54）的上端与第一反应段（51）可拆卸连接，第一半仓体（53）和第二半仓体（54）的底端与抽气机构（7）连接；

抽气机构（7），与第二反应段（52）最底端连接，所述抽气机构（7）包括第一进气端管（71）、风机（72）和多个第二进气管（73），第一进气端管（71）的进气端设于改性室（3）内，多个第二进气管（73）的进气端与各第二反应段（52）分别一一对应连接，且第二进气端设于第一半仓体（53）和第二半仓体（54）围合成的仓体（5）的底部，所述第一进气端管（71）和多个第二进气管（73）的出气端均与风机（72）连接，

改性室（3）的下方还设有集料仓（8），所述集料仓（8）仓壁也为双层结构，集料仓（8）的内层壁和外层壁之间形成换热室（9），换热室（9）还与加热前的反应气体或用于清洗活性炭原料的清洗装置连通用于加热反应气体或清洗液；

所述集料仓（8）与改性室（3）连通，集料仓（8）内设有用于使物料快速散热的搅拌装置。

2.如权利要求1所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述集料仓（8）与改性室（3）之间设有翻转板（10），所述翻转板（10）的一侧壁铰接在壳体（1）内壁上，另一侧通过第二电磁铁（13）与壳体（1）内壁连接。

3.如权利要求1所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述隔板（11）上设有多个条形开口（12），所述第一反应段（51）位于至少一个条形开口（12）的下方用于承接从条形开口（12）掉落的物料。

4.如权利要求3所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述隔板（11）为弧形板，多个条形开口（12）均布于所述弧形板上。

5.如权利要求1所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述第二反应段（52）上下相邻的两段可拆卸连接，上下相邻段的连通处均设有筛网，且各段上均设有卸料口。

6.如权利要求1所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述隔板（11）还与所述壳体（1）上下滑动连接，且隔板（11）的顶部或底部沿其圆周方向设有环形气体通道，所述第一进气端管（71）和多个第二进气管（73）的出气端还连接有气体缓存仓，所述环形气体通道的进气端连接气体缓存仓，环形气体通道的出气端与风机（72）连接，所述气体缓存仓内设有压力传感器，气体缓存仓内的出气端设有第三电磁阀，所述压力传感器和第三电磁阀均与控制器信号连接。

7.如权利要求1所述的环境功能材料气相法改性装置，其特征在于，所述第一进气端管（71）和多个第二进气管（73）均为软管。

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