一种活性炭滤水滤芯制备方法及制备系统与流程

本发明属于过滤技术领域，尤其涉及一种活性炭滤水滤芯制备方法及制备系统。

背景技术：

活性炭滤芯是以优质的果壳炭及煤质活性炭为原料，辅以食用级粘合剂，采用高科技技术，经特殊工艺加工而成，它集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效。是液体，空气净化行业中较为理想的新型换代产品。种类：白头烧结活性炭滤芯，黑头带骨架烧结活性炭滤芯，颗粒活性炭滤芯。然而，现有活性炭滤水滤芯制备过程中使用的活性炭的吸附效果也较差；同时，使用的聚乙烯容易出现粘壁现象；导致活性炭滤水滤芯性能差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有活性炭滤水滤芯制备过程中使用的活性炭的吸附效果也较差；同时，使用的聚乙烯容易出现粘壁现象；导致活性炭滤水滤芯性能差。

现有的活性炭滤水滤芯除臭、除杂及除菌效果不佳；咖啡深加工不彻底，造成咖啡渣大面积堆积，影响环境质量，造成环境污染。

通常的搅拌系统在烘干原料时，产生大量湿气，在搅拌罐内不易排出，易使罐壁生锈。而工作人员在将原料放入进料罐的时候，会在进料罐内产生大量灰尘，影响工作人员的健康。目前这行业的搅拌机热效率低，安装及操作不方便。

现有技术的电源管理效果差，不能保证相关设备的正常运行。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种活性炭滤水滤芯制备方法及制备系统。

本发明是这样实现的，一种活性炭滤水滤芯制备系统包括：

原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统；

原料称取系统，与研碎系统连接，用于通过电子秤称取活性炭20份、聚乙烯50份、石榴石粉15份、托玛琳粉18份、负离子粉20份、稳定剂5份、丙烯酸甲酯4份、蒙脱石7份、氯化锌2份、镁10份、kdf滤料30份；

研碎系统，与原料称取系统、搅拌系统连接，用于通过研磨机将聚乙烯、活性炭、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料研碎，过200目筛；

搅拌系统，与研碎系统、烧结系统连接，用于通过搅拌机将研磨粉与石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯进行混合搅拌1小时，得到粉料，加入少量纯水，粉料采用半干压成圆柱型，成型后进行干燥；

烧结系统，与搅拌系统、冷却系统连接，用于通过锅炉将粉料进行烧结热处理，在温度250℃的炉内保温120分钟，烧制成型；

冷却系统，与烧结系统连接，用于通过降温器将烧制成型的物料冷却到45℃脱模，即得所述活性炭滤芯。

5、一种活性炭滤水滤芯制备系统，其特征在于，所述活性炭滤水滤芯制备系统包括：

原料称取系统，与研碎系统连接，用于通过电子秤称取活性炭20份、聚乙烯50份、石榴石粉15份、托玛琳粉18份、负离子粉20份、稳定剂5份、丙烯酸甲酯4份、蒙脱石7份、氯化锌2份、镁10份、kdf滤料30份；

研碎系统，与原料称取系统、搅拌系统连接，用于通过研磨机将聚乙烯、活性炭、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料研碎，过200目筛；

搅拌系统，与研碎系统、烧结系统连接，用于通过搅拌机将研磨粉与石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯进行混合搅拌1小时，得到粉料，加入少量纯水，粉料采用半干压成圆柱型，成型后进行干燥；

烧结系统，与搅拌系统、冷却系统连接，用于通过锅炉将粉料进行烧结热处理，在温度250℃的炉内保温120分钟，烧制成型；

冷却系统，与烧结系统连接，用于通过降温器将烧制成型的物料冷却到45℃脱模，即得所述活性炭滤芯。

进一步，搅拌系统包括：

搅拌罐，所述的搅拌罐的进口通过进料管与进料罐连接，所述的进料罐内设有喷淋机构，所述的进料罐与抽风管连通，所述的抽风管上设有抽风机，所述抽风管上安装有温湿度控制器；

所述搅拌罐，包括圆柱形罐体、换热管、电机和搅拌桨，所述电机置于罐体的上方，所述搅拌桨置于罐体内部，且与电机相连；换热管排列在搅拌罐的内壁上。

进一步，所述搅拌桨包括桨片和搅拌杆，所述桨片由上翻桨片和下翻桨片构成；

所述的喷淋机构包括设置在进料罐的内壁上的喷淋管，所述的喷淋管的管壁上设有多个喷淋孔，所述的喷淋管管内与水源连接；

所述的进料罐的底壁设有凹陷，凹陷处设有出水口；

所述的进料罐设有门结构。

进一步，所述的活性炭滤水滤芯制备系统进一步包括电源单元，通过导线分别与原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统连接；

电源单元包括：emi滤波单元、直流变换单元、开关转换单元、驱动开关电源单元、独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流电源输出单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元；

交流电经过emi滤波单元和直流变换单元后输出到开关转换单元，模拟光电隔离单元将检测的输出电压通过模拟光电隔离输入到独立循环控制单元，驱动开关电源单元分别给独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元供电，独立循环控制单元控制开关转换单元输出期望电压，稳流控制单元控制稳流电源输出单元输出期望电流，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元对所述原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统调整电流。

进一步，所述的电源单元进一步包括：

与电源输入端相连的输入滤波单元，与输入滤波单元输出端相连的pfc单元，与pcf单元输出端相连的电压变换单元；与电压变换单元输出端相连的输出单元。

进一步，所述输出单元与emi滤波单元、直流变换单元、开关转换单元依次连接，并连接到稳流电源输出单元，开关转换单元的输出端连接驱动开关电源单元，驱动开关电源单元的输出分别连接独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元，模拟光电隔离单元的输出端通过独立循环控制单元连接开关转换单元，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元连接到稳流电源输出单元。

本发明的另一目的在于提供一种活性炭滤水滤芯制备方法，包括以下步骤：

步骤一，通过原料称取系统利用电子秤称取活性炭20份、聚乙烯50份、石榴石粉15份、托玛琳粉18份、负离子粉20份、稳定剂5份、丙烯酸甲酯4份、蒙脱石7份、氯化锌2份、镁10份、kdf滤料30份；

步骤二，通过研碎系统利用研磨机将聚乙烯、活性炭、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料研碎，过200目筛；

步骤三，通过搅拌系统利用搅拌机将研磨粉与石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯进行混合搅拌1小时，得到粉料，加入少量纯水，粉料采用半干压成圆柱型，成型后进行干燥；

步骤四，通过烧结系统利用锅炉将粉料进行烧结热处理，在温度250℃的炉内保温120分钟，烧制成型；

步骤五，通过冷却系统利用降温器将烧制成型的物料冷却到45℃脱模，即得所述活性炭滤芯。

进一步，所述原料称取系统中活性炭制备方法如下：

(1)物料粉碎：通过物料切碎装置将植物根、茎或叶粉碎为长度不超过8cm的段状物料；

(2)物料活化：将步骤(1)得到的段状物料进行化学活化；

(3)物料成型：通过物料成型装置将上述化学活化后的段状物料进行物料成型，得到块状物料；

(4)物料炭化：通过炭化炉将上述块状物料炭化为炭块；

(5)物料冷却：将上述炭块冷却至15℃；

(6)炭块破碎：将冷却后的炭块破碎至直径小于2cm的不定型颗粒状炭块；

(7)炭块活化：在940℃温度下通过水蒸气将上述不定型颗粒状炭块活化为活性炭粗品；

(8)酸洗：通过酸洗装置将上述活性炭粗品酸煮；

(9)水洗：通过水洗装置将酸洗后的活性炭水洗至ph值中性；

(10)干燥：将水洗后获得的活性炭干燥后获得活性炭成品。

进一步，所述原料称取系统中聚乙烯制备方法如下：

1)向高压聚乙烯反应器中加入反应物料；

2)使所述反应物料在305℃下进行第一阶段聚合反应，得到第一聚合产物；

3)使所述第一聚合产物在289℃下进行第二阶段聚合反应，得到聚合产物聚乙烯。

进一步，所述反应器的外部具有换热夹套，所述反应器的内壁温度通过所述换热夹套中的换热介质的温度来调控，在所述第一阶段聚合反应和所述第二阶段聚合反应的过程中，所述换热介质的温度分别为189℃和198℃。

本发明的优点及积极效果为：

本发明提供的活性炭制备方法采用合适的活化剂对粉碎得到的段状物料进行化学活化，对段状物料有非常好的脱水性，还可以显著提高段状物料中的纤维素分子的溶解程度，促进纤维素分子之间键合的瓦解，有利于构建具有介孔和大孔结构的炭化前驱体。本发明的方法进一步调节后续炭化过程中的炭化温度炭化时间和活化温度等参数，最终制备得到了具有优异的吸附性能以及低含水量的活性炭；同时，提供聚乙烯制备方法调整高压聚乙烯反应中前段反应和后段反应的反应温度，并将两段的反应温度分别控制在305℃和289℃范围内，降低了前段反应得到的聚合物的分子量，使得前段反应的物料粘度降低、流动性增强，从而避免了粘壁现象的发生；大大提高活性炭滤水滤芯性能。

本发明同时兼具良好的除臭、除杂及除菌效果；且树脂粉的添加不但起到软化水的作用，还起到粘着剂的作用，有利于滤芯的稳定固型；此外咖啡渣作为废弃材料，具有良好的杀菌除螨的作用，将其用于到滤芯中，实现变废为宝，有利于环境环境压力，提高咖啡渣的经济价值。

本发明抽风机将搅拌罐内湿气有效排出，防止搅拌罐内壁生锈；喷淋机构可有效除去进料罐内的灰尘；在搅拌罐的内壁上排列的换热管可以提高热效率，抽风管上安装有温湿度控制器，可以控制搅拌罐内的温湿度，更好的起到干燥的作用。

本发明的电源单元，通过导线分别与原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统连接；

电源单元包括：emi滤波单元、直流变换单元、开关转换单元、驱动开关电源单元、独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流电源输出单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元；

交流电经过emi滤波单元和直流变换单元后输出到开关转换单元，模拟光电隔离单元将检测的输出电压通过模拟光电隔离输入到独立循环控制单元，驱动开关电源单元分别给独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元供电，独立循环控制单元控制开关转换单元输出期望电压，稳流控制单元控制稳流电源输出单元输出期望电流，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元对所述原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统调整电流。保证了电源供应的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯制备系统结构图。

图中：1、原料称取系统；2、研碎系统；3、搅拌系统；4、烧结系统；5、冷却系统。

图3是本发明实施例提供的搅拌系统示意图。

图中：6、搅拌罐；7、进料管；8、进料罐；9、换热管；10、抽风管；11、抽风机；12、电机；13、罐体；14、搅拌桨；15、喷淋机构；16、温湿度控制器；17、出水口。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯按照质量份数由活性炭30～50份、树脂粉8～10份、咖啡残渣10～14份、聚乙烯15～20份、石榴石粉11～15份、托玛琳粉14～18份、负离子粉18～20份、稳定剂3～5份、丙烯酸甲酯2～4份、蒙脱石5～7份、氯化锌1～2份、镁6～10份、kdf滤料18～24份组成。

如图1所示，本发明提供的活性炭滤水滤芯制备方法包括以下步骤：

s101：利用电子秤称取活性炭、树脂粉、聚乙烯、石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料；

s102：利用研磨机将聚乙烯、活性炭、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料和咖啡渣研碎，过200目筛，获得研磨粉；

s103：利用搅拌机将研磨粉与石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯进行混合搅拌1小时，得到粉料，加入少量纯水，粉料采用半干压成圆柱型，成型后进行干燥；

s104：利用锅炉将粉料和树脂粉进行烧结热处理，在温度250℃的炉内保温120分钟，烧制成型；

s105：利用降温器将烧制成型的物料冷却到45℃脱模，即得所述活性炭滤芯。

步骤s101中，本发明实施例提供的活性炭的具体的制备方法为：

(1)物料粉碎：通过物料切碎装置将植物根、茎或叶粉碎为长度不超过8cm的段状物料；

(2)物料活化：将步骤(1)得到的段状物料进行化学活化；

(3)物料成型：通过物料成型装置将上述化学活化后的段状物料进行物料成型，得到块状物料；

(4)物料炭化：通过炭化炉将上述块状物料炭化为炭块；

(5)物料冷却：将上述炭块冷却至15℃；

(6)炭块破碎：将冷却后的炭块破碎至直径小于2cm的不定型颗粒状炭块；

(7)炭块活化：在940℃温度下通过水蒸气将上述不定型颗粒状炭块活化为活性炭粗品；

(8)酸洗：通过酸洗装置将上述活性炭粗品酸煮；

(9)水洗：通过水洗装置将酸洗后的活性炭水洗至ph值中性；

(10)干燥：将水洗后获得的活性炭干燥后获得活性炭成品。

步骤s101中，本发明实施例提供的聚乙烯制备方法为：

1)向高压聚乙烯反应器中加入反应物料；

2)将反应物料在305℃下进行第一阶段聚合反应，得到第一聚合产物；

3)将第一聚合产物在289℃下进行第二阶段聚合反应，得到聚合产物聚乙烯。

步骤s101中，本发明实施例提供的反应器的外部具有换热夹套，反应器的内壁温度通过换热夹套中的换热介质的温度来调控，在第一阶段聚合反应和第二阶段聚合反应的过程中，换热介质的温度分别为189℃和198℃。

如图2所示，本发明提供的活性炭滤水滤芯制备系统包括：

原料称取系统1、研碎系统2、搅拌系统3、烧结系统4、冷却系统5。

原料称取系统1，与研碎系统2连接，用于通过电子秤称取活性炭、树脂粉、聚乙烯、石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯4份、蒙脱石7份、氯化锌、镁、kdf滤料；

研碎系统2，与原料称取系统1、搅拌系统3连接，用于通过研磨机将聚乙烯、活性炭、蒙脱石、氯化锌、镁、kdf滤料和咖啡渣研碎，过200目筛；

搅拌系统3，与研碎系统2、烧结系统4连接，用于通过搅拌机将研磨粉与石榴石粉、托玛琳粉、负离子粉、稳定剂、丙烯酸甲酯进行混合搅拌1小时，得到粉料，加入少量纯水，粉料采用半干压成圆柱型，成型后进行干燥；

烧结系统4，与搅拌系统3、冷却系统5连接，用于通过锅炉将粉料和树脂粉进行烧结热处理，在温度250℃的炉内保温120分钟，烧制成型；

冷却系统5，与烧结系统4连接，用于通过降温器将烧制成型的物料冷却到45℃脱模，即得所述活性炭滤芯。

如图3，本发明实施例提供的搅拌系统，搅拌罐6、进料管7、进料罐8、换热管9、抽风管10、抽风机11、电机12、罐体13、搅拌桨14、喷淋机构15、温湿度控制器16、出水口17。所述的搅拌罐的进口通过进料管与进料罐8连进料罐接，进料罐8内设有喷淋机构15，进料罐8与抽风管10连通，抽风管10上设有抽风机11，抽风管10上安装有温湿度控制器16。温湿度控制器16可以控制搅拌罐内的温湿度，对原材料进行烘干。

搅拌罐包括圆柱形罐体13、换热管9、电机12和搅拌桨14，电机12置于罐体13的上方，搅拌桨14包括桨片和搅拌杆并置于罐体内部，且与电机相连，桨片由上翻桨片和下翻桨片构成；换热管9排列在搅拌罐体的内壁上，便于加热介质与换热管进行热交换。

喷淋机构包括设置在进料罐的内壁上的喷淋管，喷淋管的管壁上设有多个喷淋孔，喷淋管管内与水源连接。进料罐8的底壁设有凹陷，凹陷处设有出水口17。

所述的进料罐设有门结构，门与进料罐罐体通过卡扣连接。工作人员打开门，将尼龙原料装入进料罐8内，进料罐内产生大量粉尘，进料罐内的尼龙原料通过进料管7中的输料螺纹管进入搅拌罐6内进行干燥，产生的大量湿气由抽风机抽走并排出。开启水源，给喷淋机构内通水，水通过多个喷淋孔喷淋进料罐内，清除大量粉尘，净化罐内，避免灰尘影响工作人员的健康。

本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯制备系统进一步包括电源单元，通过导线分别与原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统连接；

电源单元包括：emi滤波单元、直流变换单元、开关转换单元、驱动开关电源单元、独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流电源输出单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元；

交流电经过emi滤波单元和直流变换单元后输出到开关转换单元，模拟光电隔离单元将检测的输出电压通过模拟光电隔离输入到独立循环控制单元，驱动开关电源单元分别给独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元供电，独立循环控制单元控制开关转换单元输出期望电压，稳流控制单元控制稳流电源输出单元输出期望电流，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元对所述原料称取系统、研碎系统、搅拌系统、烧结系统、冷却系统调整电流。

所述的电源单元进一步包括：

与电源输入端相连的输入滤波单元，与输入滤波单元输出端相连的pfc单元，与pcf单元输出端相连的电压变换单元；与电压变换单元输出端相连的输出单元。

所述输出单元与emi滤波单元、直流变换单元、开关转换单元依次连接，并连接到稳流电源输出单元，开关转换单元的输出端连接驱动开关电源单元，驱动开关电源单元的输出分别连接独立循环控制单元、模拟光电隔离单元、稳流控制单元、脉宽调制光调节单元，模拟光电隔离单元的输出端通过独立循环控制单元连接开关转换单元，脉宽调制光调节单元通过稳流控制单元连接到稳流电源输出单元。

下面结合具体的实施例对本发明的应用原理进行进一步说明；

实施例1；

本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯按照质量份数由活性炭30份、聚乙烯15份、树脂粉8份、咖啡残渣10份、石榴石粉11份、托玛琳粉14份、负离子粉18份、稳定剂3份、丙烯酸甲酯2份、蒙脱石5份、氯化锌1份、镁6份、kdf滤料18份组成。

实施例2；

本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯按照质量份数由活性炭50份、树脂粉10份、咖啡残渣14份、聚乙烯20份、石榴石粉15份、托玛琳粉18份、负离子粉20份、稳定剂3～5份、丙烯酸甲酯4份、蒙脱石7份、氯化锌2份、镁10份、kdf滤料24份组成。

实施例3

本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯按照质量份数由活性炭40份、树脂粉9份、咖啡残渣12份、聚乙烯17.5份、石榴石粉13份、托玛琳粉16份、负离子粉19份、稳定剂4份、丙烯酸甲酯3份、蒙脱石6份、氯化锌1.5份、镁8份、kdf滤料21份组成。

实施例4；

选取两款普通市售的滤水滤芯a、b，与本发明实施例提供的活性炭滤水滤芯c进行除臭率、除杂率、除菌率对比试验，结果见下表；

由表可知，本发明具有良好的除臭、除杂及除菌效果，且由于本发明提供的活性炭滤水滤芯中添加有树脂粉，所以更加有利于得到“软水”；此外咖啡渣作为废弃材料，具有良好的杀菌除螨的作用，将其用于到滤芯中，实现变废为宝，有利于环境环境压力，提高咖啡渣的经济价值。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。