一种废粉炭制光再生型蜂窝活性炭的方法及其活化设备与流程

一、技术领域

本发明涉及制蜂窝活性炭的方法与设备，尤其是一种以废粉状活性炭为原料制备光再生型蜂窝活性炭的方法及其活化设备。

二、

背景技术：

在许多生产和生活环境中都存在着有机挥发物污染空气的情况，如涂料生产车间、家具油漆车间、新装修的办公室或住宅房间空气中都含有甲醛、苯系有机物或其他有机溶剂挥发物，如果人长期处于含有这些有机挥发物的环境中，对身体有较大危害，甚至有致癌的隐患，对这些有机废气进行净化处理是非常必要的。活性炭已广泛应用于空气净化和废气治理，常用的为颗粒活性炭，近年来开发了蜂窝活性炭，它可广泛应用于工业烟气的脱硝脱硫处理、有机废气净化处理、有机溶剂回收、空气净化等领域，而且因其气流阻力比颗粒状活性炭小得多，深受用户的欢迎，其需求量越来越大。但目前这类窝活性炭是在煤粉或木炭粉中加入煤焦油等粘结剂经搅拌混合、压制成型，再用水蒸汽活化而制成的，其孔隙结构以微孔为主，中孔很少，吸附去除较大分子有机气体如苯系物的容量较小，同时，这类蜂窝活性炭吸附饱和后再生较麻烦，使用一定时间后就必须更换，使用成本较高，即使通过再生也难以恢复到原吸附量。近年来，已有可再生的蜂窝活性炭专利报导，如申请号为201410728499.8的发明专利“一种光降解甲醛蜂窝活性炭的制备方法”，其特征是以成品粉状活性炭与复合粘结剂混合搅拌均匀后用模具压制成型，经高温处理后浸入纳米tio2悬浮液，再经加热烘干而制得，它的吸附量由粉状活性炭的性能所决定，而且因粘合剂的加入而降低了原粉状活性炭的吸附性能；申请号为201410830775.1的发明专利“光催化蜂窝活性炭网”，其特征是以煤粉为原料，用粘土、羧甲基纤维素和煤焦油为组分的复合粘结剂，经搅拌混合均匀后压制成型，再在高温炉中用水蒸汽或二氧化碳活化而制得，其孔隙结构以微孔为主，且产品中含有粘土等杂质，其灰分含量较高，产品的吸附性能较差，对较大分子有机气体的吸附量较小；又如申请号为201710218923.8发明专利“一种板栗果蓬基光催化蜂窝活性炭及其废气净化设备”中所述的蜂窝活性炭是以板栗果蓬为原料用磷酸活化法制备的。我国每年粉状活性炭的使用量达数十万吨，使用后的活性炭成为固体废弃物，废炭资源非常丰富，如丢弃则对环境造成严重污染，同时也是资源浪费。目前，主要通过加热法对废粉炭进行再生，得到的产品仍然为再生粉状活性炭，仅局限于液相脱色或吸附。基于上述背景，本专利发明了以使用过的废粉状活性炭为原料，用水蒸汽活化工艺制备光催化再生型蜂窝活性炭的方法及其活化设备。

三、

技术实现要素：

本专利发明了一种废粉炭制光再生型蜂窝活性炭的方法及其活化设备，废粉炭原料制备光再生型蜂窝活性炭的方法是这样的：将废粉状活性炭烘干并粉碎，再与细度小于100目的木粉按适当比例混合搅拌均匀，废炭粉与木粉的重量比为10∶1～2，然后将废炭粉和木粉的混合物与木焦油按适当比例在捏合揉练机中捏合揉练成炭泥状，以炭泥能挤压成型为宜，并用挤压成型机制成正方体边长100mm、方孔大小为6×6mm、孔间距为12mm的蜂窝状。将成型的蜂窝状炭块放置在耐温托盘上，用叉车将托盘转移到活化车的平板上，然后将活化车置于隧道式活化窑的干燥段中用活化尾气进行干燥后打开窑门1，将活化车2拉到活化窑的活化段，用煤气或天然气燃烧加热活化段，使蜂窝状废炭得到加热再生，同时，用向活化段通入水蒸汽，对蜂窝炭进行补充活化，活化适当时间后将活化车移至冷却段12中进行冷却。最后，将蜂窝活性炭置于浓度为2～3％的纳米二氧化钛悬浮液中浸渍1～2小时，最后在150～200℃下烘干2～3小时即制得了光催化再生型蜂窝活性炭产品。2～3％的纳米二氧化钛悬浮液是这样配制的的：称取p25纳米二氧化钛40～60克，分散在1000ml水中用高速分散机制成悬浮液，再加入1000ml浓度为2％的中粘度聚乙烯醇溶液，并搅拌均匀。如选用化学法生产的废炭为原料，因其原炭具有发达的微孔和中孔结构，蜂窝炭块废炭中被吸附的有机物受热和炭块中的木粉炭化而逸出大量气体，使制得的蜂窝活性炭具有较多的孔隙，其微孔和中孔结构发达，有利于提高其吸附性能。本发明所述光催化蜂窝活性炭产品的外表面附载了纳米二氧化钛光催化剂，吸附达到饱和的蜂窝活性炭在光照射下，吸附的有机物会被催化氧化成二氧化碳与水而恢复其吸附力，使用寿命较长。

本发明所述的活化设备，它的主体为长方体隧道式活化窑，顶部呈圆弧拱形，由干燥段和活化段及冷却段组成，分别被两扇可移动的分隔门相隔。该活化设备由可移动进料门1、活化车2、蜂窝状炭块承载托盘3、车轮5、工字钢铁轨6、耐火板7、可移动分隔门8和11、活化尾气烟道9、活化窑基础10、冷却段12、牵引钢丝绳13、耐火墙14、活化窑壳体15、燃气烧嘴16和蒸汽喷头17所构成。蜂窝状炭块堆放在承载托盘上，托盘上设置耐火板，托盘放置在活化车上，活化车通过车轮放置在工字钢铁轨上，工字钢铁轨固定在活化窑基础上，活化车通过牵引钢丝绳相连接和被牵引。承载托盘与耐火板之间设置隔热层，耐火板7与耐火墙14之间设置柔性耐温隔热材料，以保证活化车能在轨道上移动并使活化车和轨道的温度较低。在活化窑的外壳墙体上设置两排适当数量的燃气烧嘴和一排适当数量的活化蒸汽喷头，以对活化窑进行加热升温和向活化窑内通入补充活化用的蒸汽。活化尾气通过顶部的烟道返回到活化窑的干燥段，对蜂窝炭块进行预干燥后经烟道排入烟囱。

四、附图说明

附图1为本发明所述一种废粉炭制备光再生型蜂窝活性炭的工艺流程示意图；附图2为本发明所述活化设备的纵向立面剖视结构示意图，1为可移动进料门；2为活化车；3为蜂窝状炭块承载托盘；4为蜂窝状炭块；5为车轮；6为工字钢铁轨；7为耐火板；8、11为可移动分隔门；9为活化尾气烟道；10为活化窑基础；12为冷却段；13牵引钢丝绳。附图3为本发明所述活化设备的横向立面剖视结构示意图，14为耐火墙；15为活化窑壳体；16为燃气烧嘴；17为蒸汽喷头；其余部件说明同上。

五、具体实施方式

本发明所述废粉炭制备光再生型蜂窝活性炭是这样实施的：将废粉状活性炭干燥到含水率小于20％，并用粉碎机进行粉碎，将废粉状活性炭与细度小于100目的木粉按10∶1～2的比例在混合设备中搅拌混合均匀，然后将废粉炭和木粉的混合物与木焦油按适当比例在捏合揉练机中捏合揉练成炭泥状，以炭泥能挤压成型为宜，并用挤压成型机制成正方体边长100mm、方孔大小为6×6mm、孔间距为12mm的蜂窝状。将成型的蜂窝状炭块放置在承载托盘上，用叉车将托盘移到活化车的平板上，然后将活化车置于隧道式活化窑的干燥段中用活化尾气进行干燥后打开窑门1，将活化车2拉到活化窑的活化段，用燃气烧嘴16燃烧煤气或天然气加热活化段，使蜂窝状废炭得到加热再生，同时，经蒸汽喷头17向活化段通入水蒸汽，对蜂窝炭进行补充活化，活化段温度控制在850～900℃，再生和补充活化4～5小时后，将活化车移至冷却段12中进行冷却。最后，将蜂窝活性炭置于浓度为2～3％的纳米二氧化钛悬浮液中浸渍1～2小时，然后在150～200℃下烘干2～3小时即制得光催化再生型蜂窝活性炭产品。纳米二氧化钛悬浮液的配制方法：称取p25纳米二氧化钛40～60克，分散在1000ml水中用高速分散机制成悬浮液，再加入1000ml浓度2％的中粘度聚乙烯醇溶液，并搅拌均匀即完成了2～3％纳米二氧化钛悬浮液的配制。

实例1

将废粉状活性炭干燥到含水率小于20％，并用粉碎机进行粉碎，将废粉状活性炭与木粉按重量比为10∶1的比例在混合设备中搅拌混合均匀，然后将废粉炭和木粉的混合物与木焦油按适当比例在捏合揉练机中捏合揉练成炭泥状，以炭泥能挤压成型为宜，并用挤压成型机制成正方体边长100mm、方孔大小为6×6mm、孔间距为12mm的蜂窝状。将成型的蜂窝状炭块放置在承载托盘中，用叉车移到活化车的平板上，然后将活化车置于隧道式活化窑的干燥段中用活化尾气进行干燥后打开窑门1，将活化车2拉到活化窑的活化段，用煤气或天然气燃烧加热活化段，使蜂窝状废炭得到加热再生，同时，向活化段中通入水蒸汽，对蜂窝炭进行补充活化，活化段温度控制在850～900℃，再生活化5小时后移至冷却段12中进行冷却。最后，将蜂窝活性炭置于浓度为3％的纳米二氧化钛悬浮液中浸渍1小时，最后在150～200℃下烘干2小时即制得了光催化再生型蜂窝活性炭产品。经取样检测，该蜂窝活性炭产品的苯吸附率为52％，四氯化碳吸附率为73％，正压抗压强度为0.85mpa。3％纳米二氧化钛悬浮液的配制方法：称取p25纳米二氧化钛60克，分散在1000ml水中用高速分散机制成悬浮液，再加入1000ml浓度2％的中粘度聚乙烯醇溶液，并搅拌均匀即完成了3％纳米二氧化钛悬浮液的配制。

实例2

将废粉状活性炭干燥到含水率小于20％，并用粉碎机进行粉碎，将废粉状活性炭与木粉按重量比为10∶1的比例在混合设备中搅拌混合均匀，然后将废粉炭和木粉的混合物与木焦油按适当比例在捏合揉练机中捏合揉练成炭泥状，以炭泥能挤压成型为宜，并用挤压成型机制成正方体边长100mm、方孔大小为6×6mm、孔间距为12mm的蜂窝状。将成型的蜂窝状炭块放置在承载托盘中，用叉车移到活化车的平板上，然后将活化车置于隧道式活化窑的干燥段中用活化尾气进行干燥后打开窑门1，将活化车2拉到活化窑的活化段，用煤气或天然气燃烧加热活化段，使蜂窝状废炭得到加热再生，同时，向活化段中通入水蒸汽，对蜂窝炭进行补充活化，活化段温度控制在850～900℃，再生活化5小时后移至冷却段12中进行冷却。最后，将蜂窝活性炭置于浓度为3％的纳米二氧化钛悬浮液中浸渍1小时，最后在150～200℃下烘干2小时即制得了光催化再生型蜂窝活性炭产品。经取样检测，该蜂窝活性炭产品的苯吸附率为50％，四氯化碳吸附率为71％，正压抗压强度为0.80mpa。3％的纳米二氧化钛悬浮液配制操作同实例1。