兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法与流程

本发明涉及活性炭滤芯制备
技术领域：
。更具体地说，本发明涉及一种兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法。
背景技术：
：活性炭是一种孔隙发达，具有吸附作用的炭质材料，已经广泛应用于净水器领域。在水的净化过程中，活性炭由粉末状活性炭、颗粒活性炭发展至活性炭滤芯，相对于传统的粉末状活性炭、颗粒活性炭，活性炭滤芯具有较高的堆密度、强度和单位体积比表面积，便于储藏运输和安装。目前活性炭滤芯的主要成型方式为烧结法，即将活性炭粉和粘结剂按照一定的比例混合后，置入模具内，经施加压力后放入炉中加热，冷却成型后脱模即可，此种工艺方法工艺复杂，效率低，能耗大，生产成本高，工业化程度较低，不便于大规模连续快速生产。在烧结法的基础上，通过挤出成型法制备活性炭滤芯，其能够有效增加活性炭滤芯的强度，但是活性炭本身对重金属的吸附能力有限，如何增加挤出成型活性炭滤芯的重金属吸附能力，进而提高活性炭滤芯的使用寿命是目前亟需解决的问题。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，其能够增加挤出成型活性炭滤芯的重金属吸附能力，进而提高活性炭滤芯的使用寿命。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉60-80份、蛭石5-10份、坡缕石粘土10-30份、粘结剂1-5份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌得混合物，将混合物送进挤出成型机中，依次经过120-150℃的加热、冷却和挤出成型后裁切成设定长度，得活性炭滤芯。优选的是，步骤s1中还包括：按重量份计，取硒矿粉10-15份碾碎，过300-400目筛。优选的是，步骤s1中还包括：按重量份计，取抑菌剂1-2份碾碎，过300-400目筛。优选的是，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃。优选的是，步骤s2中搅拌时间为1-2h。优选的是，步骤s2中搅拌机内的混合物通过输送机构送进挤出成型机中，其中，所述搅拌机底端连通有排料管，所述排料管上设置阀门，所述挤出成型机的顶端具有进料斗，所述进料斗顶端向内缩合形成进料口；所述输送机构包括：储料筒，其包括固接于所述排料管底部周向的筒盖、上下滑动套设于所述筒盖外周的上筒体、上下滑动套设于所述上筒体内的下筒体，所述下筒体底端向内缩合形成导料口，所述导料口竖直向下连通设置导料管；第一气缸组件，其包括固设于所述搅拌机上的至少两个第一伸缩气缸，至少两个第一伸缩气缸的伸缩杆竖直设置，且自由端与所述上筒体顶端固接并构成固接点，全部固接点关于所述上筒体顶端周向等间隔设置；第二气缸组件，其包括等间隔固设于所述上筒体顶端面上的至少两个第二伸缩气缸，至少两个第二伸缩气缸的伸缩杆竖直设置，且底端与所述下筒体的顶端固接，其中，当所述第一伸缩气缸与所述第二伸缩气缸的伸缩杆均收缩至最短时，所述排料管底端距离所述导料口的距离为10-15cm，当所述第二伸缩气缸的伸缩杆伸长至带动所述下筒体相对于所述上筒体伸长至最长，且所述第一伸缩气缸的伸缩杆伸长至所述上筒体相对于所述筒盖下移至最低时，所述导料管底端密封穿过所述进料口；距离传感器，其设于所述排料管底端，用于测定所述排料管底端距离储料筒内物料顶面的距离；控制器，其与所述距离传感器、至少两个第一伸缩气缸、至少两个第二伸缩气缸连接，所述控制器设置为接收所述距离传感器测定的距离，并依次控制至少两个第一伸缩气缸、至少两个第二伸缩气缸工作以控制所述定所述排料管底端距离储料筒内物料顶面的距离为设定范围。优选的是，所述输送机构还包括：螺旋输送机，其包括倾斜设置的料管、设于所述料管低端的电机、设于所述料管内且通过所述电机带动的传送机构，其中，所述料管的出料端与所述进料口连通，当所述第二伸缩气缸的伸缩杆伸长至带动所述下筒体相对于所述上筒体伸长至最长，且所述第一伸缩气缸的伸缩杆伸长至所述上筒体相对于所述筒盖下移至最低时，所述导料管底端与所述料管的进料端连通。本发明至少包括以下有益效果：第一、利用超高分子量粘结剂的惰性和加热不流动性成型，最大程度发挥活性炭的吸附性能，然而在使用粘结剂的过程中容易堵塞活性的孔隙结构降低吸附性能，通过蛭石和坡缕石粘土能够有效改善提高活性炭的孔隙结构，进一步，坡缕石粘土的加入能提高滤芯的重金属吸附性能；第二、活性炭本身没有杀菌和抑菌能力，而且使用过程中会滋长细菌，影响活性炭滤芯使用寿命，抑菌剂的添加能够提高滤芯的抗菌性能和使用寿命；第三、硒矿粉的添加能够改善水中有益元素，提高口感；第四、通过输送机构的设置，实现物料的近距离承接储存，避免高距离落料导致的扬尘，首先，造成环境污染；其次，扬尘的产生导致部分轻质物料更易扬起，进而影响混合物原本混合的均匀度。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本发明的其中一种技术方案所述输送机构的结构示意图；图2为本发明的其中一种技术方案所述输送机构的结构示意图；图3为本发明的其中一种技术方案所述筒盖的结构示意图；图4为本发明图2中a部分的放大结构示意图。附图标记为：搅拌机1；排料管10；阀门11；挤出成型机2；进料斗20；进料口21；筒盖3；上筒体4；下筒体5；导料口50；导料管51；第一伸缩气缸6；第二伸缩气缸7；螺旋输送机8；料管80；电机81；传送机构82；出料端83；进料端84。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。<实施例1>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉60份、蛭石5份、坡缕石粘土10份、粘结剂1份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃，且粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌1h得混合物，将混合物在密闭环境中连续送进挤出成型机中，依次经过120℃的加热、冷却和挤出成型后送入裁切机中，裁切成设定长度，得活性炭滤芯。<实施例2>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉70份、蛭石8份、坡缕石粘土15份、粘结剂3份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃，且粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌1.5h得混合物，将混合物在密闭环境中连续送进挤出成型机中，依次经过130℃的加热、冷却和挤出成型后送入裁切机中，裁切成设定长度，得活性炭滤芯。<实施例3>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉80份、蛭石10份、坡缕石粘土30份、粘结剂5份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃，且粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌2h得混合物，将混合物在密闭环境中连续送进挤出成型机中，依次经过150℃的加热、冷却和挤出成型后送入裁切机中，裁切成设定长度，得活性炭滤芯。<实施例4>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉70份、蛭石8份、坡缕石粘土15份、粘结剂3份、抑菌剂1.5份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃，且粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌1.5h得混合物，将混合物在密闭环境中连续送进挤出成型机中，依次经过130℃的加热、冷却和挤出成型后送入裁切机中，裁切成设定长度，得活性炭滤芯。<实施例5>具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、按重量份计，取椰壳活性炭粉70份、蛭石8份、坡缕石粘土15份、粘结剂3份、硒矿粉13份、抑菌剂1.5份分别碾碎，过300-400目筛，其中，粘结剂包括质量比3:1的聚乙烯和聚烯烃，且粘结剂的分子量为150-600万；s2、将s1中过筛后原料投入搅拌机，搅拌1.5h得混合物，将混合物在密闭环境中连续送进挤出成型机中，依次经过130℃的加热、冷却和挤出成型后送入裁切机中，裁切成设定长度，得活性炭滤芯。<实施例6>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、同实施例2的步骤s1；s2、同实施例2的步骤s2，其中，搅拌机1内的混合物通过输送机构送进挤出成型机2中，所述搅拌机1底端连通有排料管8010，所述排料管8010上设置阀门11，阀门11开启时，物料通过排料管8010排出，所述挤出成型机2的顶端具有进料斗20，所述进料斗20顶端向内缩合形成进料口21；如图1所示，所述输送机构包括：储料筒，其包括固接于所述排料管8010底部周向的筒盖3(其为圆盘状，所述储料筒与所述排料管8010同轴设置，所述筒盖3上端中心贯穿具有通孔，所述排料管8010密封穿过所述通孔，以使所述筒盖3固接于所述排料管8010底端，如图3所示，所述筒盖3的外周间隔设置多个t型滑槽)、上下滑动套设于所述筒盖3外周的上筒体4(所述上筒体4侧壁为中空设置，形成用于使下筒体5滑动的滑腔，所述上筒体4的内侧壁具有与所述t型滑槽适配的滑条，所述上筒体4的顶端向内缩合形成圆环状的挂环)、上下滑动套设于所述上筒体4内的下筒体5，所述下筒体5底端倾斜向下并向内缩合形成导料口50，所述导料口50竖直向下连通设置导料管8051，所述导料管8051上设置阀门11；第一气缸组件，其包括通过支架固设于所述搅拌机1上的两个第一伸缩气缸6，两个第一伸缩气缸6的伸缩杆竖直设置，且自由端与所述上筒体4顶端固接并构成固接点，全部固接点关于所述上筒体4顶端周向等间隔设置，即两个固接点间的连线过所述上筒体4顶端圆心；第二气缸组件，其包括等间隔固设于所述上筒体4顶端面上的两个第二伸缩气缸7，至少两个第二伸缩气缸7的伸缩杆竖直设置，且底端与所述下筒体5的顶端固接，两个第二伸缩气缸7与两个第一伸缩气缸6的水平投影不重叠，其中，当所述第一伸缩气缸6与所述第二伸缩气缸7的伸缩杆均收缩至最短时，所述排料管8010底端距离所述导料口50的距离为10cm，当所述第二伸缩气缸7的伸缩杆伸长至带动所述下筒体5相对于所述上筒体4伸长至最长，且所述第一伸缩气缸6的伸缩杆伸长至所述上筒体4相对于所述筒盖3下移至最低时(即储料筒下降至最低位置时)，所述导料管8051底端密封穿过所述进料口21，具体为所述导料管8051外周套设一圆台状密封塞，密封塞与进料口21适配；距离传感器，其故设于所述排料管8010底端，用于测定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离；控制器，其与所述距离传感器、两个第一伸缩气缸6、两个第二伸缩气缸7连接，所述控制器设置为接收所述距离传感器测定的距离，并依次控制至少两个第一伸缩气缸6、至少两个第二伸缩气缸7工作以控制所述定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离为设定范围；使用过程中，设置设定范围为12-13cm，在一个导料循环中具体包括以下步骤：s2a、通过控制器控制两个第二伸缩气缸7工作，使所述下筒体5相对于所述上筒体4收缩至最短，即下筒体5最大范围内位于所述上筒体4内，而后通过控制器控制两个第一伸缩气缸6工作，使上筒体4相对于所述筒盖3上移至最高；s2b、打开排料管8010阀门11，通过排料管8010进料，同步，距离传感器实时测定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离，并先后次控制两个第一伸缩气缸6、两个第二伸缩气缸7工作以控制所述定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离为设定范围，其中，所述筒盖3上设置进气孔；s2c、排料完全，关闭排料管8010阀门11，打开所述导料管8051阀门11，通过阀门11开合大小，调节向所述挤出成型机2的进料速度。<实施例7>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、同实施例2的步骤s1；s2、同实施例2的步骤s2，其中，搅拌机1内的混合物通过输送机构送进挤出成型机2中，所述搅拌机1底端连通有排料管8010，所述排料管8010上设置阀门11，阀门11开启时，物料通过排料管8010排出，所述挤出成型机2的顶端具有进料斗20，所述进料斗20顶端向内缩合形成进料口21；如图2-4所示，所述输送机构包括：储料筒，其包括固接于所述排料管8010底部周向的筒盖3、上下滑动套设于所述筒盖3外周的上筒体4、上下滑动套设于所述上筒体4内的下筒体5，所述下筒体5底端向内缩合形成导料口50，所述导料口50竖直向下连通设置导料管8051，所述导料管8051上设置阀门11；第一气缸组件，其包括固设于所述搅拌机1上的三个第一伸缩气缸6，三个第一伸缩气缸6的伸缩杆竖直设置，且自由端与所述上筒体4顶端固接并构成固接点，全部固接点关于所述上筒体4顶端周向等间隔设置；第二气缸组件，其包括等间隔固设于所述上筒体4顶端面上的三个第二伸缩气缸7，三个第二伸缩气缸7的伸缩杆竖直设置，且底端与所述下筒体5的顶端固接，两个第二伸缩气缸7与两个第一伸缩气缸6的水平投影不重叠，其中，当所述第一伸缩气缸6与所述第二伸缩气缸7的伸缩杆均收缩至最短时，所述排料管8010底端距离所述导料口50的距离为15cm；螺旋输送机8，其包括倾斜设置的料管80、设于所述料管80低端的电机81、设于所述料管80内且通过所述电机81带动的传送机构82，其中，所述料管80的出料端83与所述进料口21连通，当所述第二伸缩气缸7的伸缩杆伸长至带动所述下筒体5相对于所述上筒体4伸长至最长，且所述第一伸缩气缸6的伸缩杆伸长至所述上筒体4相对于所述筒盖3下移至最低时，所述导料管8051底端与所述料管80的进料端84连通；距离传感器，其设于所述排料管8010底端，用于测定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离；控制器，其与所述距离传感器、三个第一伸缩气缸6、三个第二伸缩气缸7连接，所述控制器设置为接收所述距离传感器测定的距离，并依次控制至少两个第一伸缩气缸6、至少两个第二伸缩气缸7工作以控制所述定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离为设定范围；使用过程中，设置设定范围为13-14cm，在一个导料循环中具体包括以下步骤：s2a、通过控制器控制三个第二伸缩气缸7工作，使所述下筒体5相对于所述上筒体4收缩至最短，即下筒体5最大范围内位于所述上筒体4内，而后通过控制器控制三个第一伸缩气缸6工作，使上筒体4相对于所述筒盖3上移至最高；s2b、打开排料管8010阀门11，通过排料管8010进料，同步，距离传感器实时测定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离，并先后次控制三个第一伸缩气缸6、三个第二伸缩气缸7工作以控制所述定所述排料管8010底端距离储料筒内物料顶面的距离为设定范围，其中，所述筒盖3上设置进气孔；s2c、排料完全，关闭排料管8010阀门11，打开所述导料管8051阀门11，同步开启电机81，通过螺旋输送机8将物料定量输送至所述挤出成型机2。<对比例1>兼具高净化效率及高强度的活性炭滤芯的制造方法，包括以下步骤：s1、同实施例2的步骤s1，不同的是不包括坡缕石粘土、蛭石；s2、同实施例2的步骤s2。结果分析1、重金属吸附能力测定取实施例1-3、对比例1的活性炭滤芯分别置于别放入滤芯测试工装中进行过滤测定，检测过滤前后水中金属离子含量，具体如下表1所示：表1换算成对应的去除效率，如下表2所示：表2由表2可知，实施例1-3对cu2+、zn2+、ge2+、pb2+的除去率均高于对比例1中对应离子的除去率，其原因主要在于，首先，在使用粘结剂的过程中容易堵塞活性的孔隙结构降低吸附性能，通过蛭石和坡缕石粘土的添加能够有效提高活性炭的孔隙结构，孔隙结构的提升对活性炭滤芯的吸附能力具备一定的增强效果；其次，坡缕石粘土的添加能够提高滤芯的重金属吸附性能。2、强度测定取实施例1-6、对比例1的活性炭滤芯分别在1.2mpa的水压下冲洗15min后，检测碳棒是否变形、损坏，以及是否出现黑水；结论：实施例1-6、对比例1的活性炭滤芯在1.2mpa的水压下，均未出现变形、损坏，黑水。其原因主要在于，利用超高分子量粘结剂的惰性和加热不流动性成型，通过挤出成型法制备活性炭滤芯，能够有效增加活性炭滤芯的强度。3、除菌率测定取实施例1-5的活性炭滤芯分别放入滤芯测试工装中进行过滤测定，检测滤芯的除菌率，结果具体如下表3所示：表3实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5除菌率40％42％45.8％99.9％99.9％由表3可知，实施例4-5中添加抑菌剂后的活性炭滤芯的除菌率明显优于实施例1-3活性炭滤芯的除菌率。4、使用寿命测定取实施例1-5、对比例1的活性炭滤芯分别放入滤芯测试工装中进行过滤测定，以大于7200l的总净水量，0.3mpa下连续通水，在滤芯寿命的0/4、1/4、2/4、3/4、4/4取点测试耗氧量去除率(在小于20％时寿命终止)、余氯去除率(在小于80％时寿命终止)，具体结果如下表4所示：表4实施例1实施例2实施例3净水总量(l)80001000012000实施例4实施例5对比例1净水总量(l)32000360005000表4可知，实施例4-5中由于添加抑菌剂后提高除菌率，导致实施例4-5净水总量优于实施例1-3，同时，实施例1-3相对于对比例1而言由于蛭石和坡缕石粘土添加，有效改善活性炭的孔隙结构，进一步，坡缕石粘土的加入能提高滤芯的重金属吸附性能，导致实施例1-3净水总量优于对比例1。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12