本实用新型涉及一种环境功能材料气相法改性装置，具体说是一种对环境功能材料进行表面修饰和优化，提高吸附性能的改性装置。
背景技术：
天然环境矿物材料(包括硅酸盐矿物材料、磷灰石矿物材料、金属氧化物材料等)以及人工材料(包括改性和人工合成矿物、生物炭等废弃物回用材料)由于具备特殊表面结构特性和表面化学特性，易于获取且无生物毒害性，在环境修复领域有巨大的应用价值。受原料来源、加工条件以及环境介质条件匹配等的制约，以上环境功能材料在实际环境修复中的吸附钝化效果差异性较大。通过化学改性技术，提高环境功能材料表面官能团的数量，改变表面化学特性，继而提升吸附固定能力尤为必要。
在一定温度条件下，对环境功能材料与改性气体接触并进行反应，是比较常用的改性方法，优势在于工艺简单且改性效果稳定，与溶剂改性处理相比，改性后的颗粒无需进行干燥处理，减少了改性介质或溶剂处理带来的环境压力。杨宝滋等将经过硫化钠浸渍的活性炭在氮气氛围下焙烧制备出赋硫活性炭，显著提高了对Cr(VI)的吸附容量(杨宝滋，毛磊，朱小涛等，赋硫活性炭对Cr(VI)的吸附机理[J]，环境工程学报，2016，10(4)：1740-1748)。何小超等采用臭氧对活性炭进行氧化改性，增加了活性炭表面酸性官能团数量，提高了对噻吩的吸附性能(何小超，郑经堂，于维钊等，活性炭臭氧化改性及其对噻吩的吸附热力学和动力学[J]，石油学报：石油加工，2008，24(4)：426-432)。张先龙等在氮气氛围下对凹凸棒石进行热处理，表明凹凸棒石吸附点位在一定温度范围内随热处理温度提高而增多，室温条件下氮气吹扫即能显著提高对SO2的吸附能力(张先龙，姜伟平，吴雪平等，热处理对凹凸棒石结构及其脱硫性能的影响[J]，化工学报，2012，63(3)：916-923)。
目前主要的颗粒表面改性设备包括高速加热式混合机、连续式粉体表面改性机和流化床式粉体表面改性机等采用喷洒液体改性剂或改性剂溶液，在颗粒表面形成包覆层的处理工艺，尚缺少在气相环境下能够经济、高效、可控地对环境功能材料进行表面改性与修饰的装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足之处，提供一种颗粒环境功能材料的改性装置，通过改性处理对颗粒环境功能材料进行必要的表面改性和化学修饰，从而获得更高的环境应用价值。
为实现上述目的，本实用新型的环境功能材料气相法改性装置包括反应器和冷却器，其中，
所述反应器包括外筒体、内筒体、加热装置、第一搅拌装置；在所述反应器顶部设置有反应器进料口、压力表和反应器出气口，底部设置反应器进气口和反应器出料口，反应器进气口连接有第一气体分布装置；
所述冷却器包括循环冷却水系统和第二搅拌装置；在所述冷却器顶部设置冷却器进料口、温度计和冷却器出气口，底部设有冷却器进气口和冷却器出料口，冷却器进气口连接有第二气体分布装置；
所述反应器出料口与冷却器进料口通过管道相连。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述加热装置设置在内筒体和外筒体之间。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述加热装置为履带式电加热器。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，在所述加热装置和外筒体之间设置有保温层。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述第一搅拌装置和第二搅拌装置为螺带式搅拌器。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述第一气体分布装置和第二气体分布装置为开口向下的管式气体分布器。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述反应器出料口与冷却器进料口的连接管道设有第一蝶阀。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述冷却器出料口安装有第二蝶阀。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述反应器出气口和冷却器出气口均通过管道与袋式过滤器连接。
可选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述袋式过滤器后端设置有针阀。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的改性装置可实现活性炭、生物炭、凹凸棒石及膨润土等多种环境功能材料在所需气相及设定温度条件下表面改性和化学修饰；在反应器中设置的搅拌装置提高了传热效率；间歇式反应温度、改性开始及持续时间、气固比等可实现协调控制，减少了改性气体和能量消耗，保证物料改性的均一性和改性效果；冷却器内置搅拌装置和循环冷却水系统可实现改性材料的快速高效冷却效率高，避免粉尘逸出。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型环境功能材料气相法改性装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。
本实用新型提供了一种环境功能材料气相法改性装置，能够在气相环境下经济、高效、可控地对环境功能材料进行表面改性与修饰的装置。所述环境功能材料包括天然环境矿物材料(包括硅酸盐矿物材料、磷灰石矿物材料、金属氧化物材料等)以及人工材料(包括改性和人工合成矿物、生物炭等废弃物回用材料)
图1示出了本实用新型环境功能材料气相法改性装置的结构示意图。如图1所示，该环境功能材料气相法改性装置包括通过管道连接的反应器和冷却器。待改性的环境功能材料在反应器内进行改性反应，之后进入冷却器内进行冷却，之后排出。
具体地，所述反应器包括外筒体1、内筒体2、用于对反应器内物料进行加热的加热装置6以及用来搅拌物料的第一搅拌装置8。在所述反应器顶部设置有反应器进料口3、压力表4和反应器出气口5，底部设置反应器进气口10和反应器出料口11，反应器进气口10连接有第一气体分布装置9，用于对进入反应器的气体进行均匀分布，使其与进入反应器的待改性的环境功能材料能够均匀接触。
所述冷却器包括用于对改性后的环境功能材料进行冷却的循环冷却水系统16和用于搅拌改性后的环境功能材料的第二搅拌装置17，通过搅拌装置和冷却水系统的配合，从而实现物料的快速冷却。在所述冷却器顶部设置冷却器进料口13、温度计14和冷却器出气口15，底部设有冷却器进气口19和冷却器出料口20，冷却器进气口19连接有第二气体分布装置18。
所述反应器出料口11与冷却器进料口13通过管道相连，以使得在反应器内完成改性反应的环境功能材料进入冷却器内进行冷却。
优选地，如图1所示，本实用新型的环境功能材料气相法改性装置中，所述加热装置6设置在内筒体2和外筒体1之间。更优选地，所述加热装置6为履带式电加热器，其包覆在内筒体2的外部。该履带式电加热器连接有测温控制仪并由其控制。该测温控制仪与设置在反应器内部的温度探头连接，随时监测反应器内的温度，通过控制履带式电加热器的电路通断实现加热或停止加热，以实现温度恒定，保证改性反应的顺利进行。
优选地，如图1所示，本实用新型的环境功能材料气相法改性装置中，在所述加热装置6和外筒体1之间设置有保温层7，实现保温效果，从而降低系统能耗。
优选地，所述第一搅拌装置8和第二搅拌装置17为螺带式搅拌器。进一步，为如图1所示的锥底螺带式搅拌器，其通过传动装置、减速机和带有调速器的电机连接。螺带式搅拌器为轴流型，一般物料沿容器壁面螺旋上升，再向中心凹穴汇合，形式上下对流循环。同时具有较强的防附着效果。其特点：低剪切、强循环、高速运行、低能耗。通过设置该搅拌装置，提高了传热效率，提升了改性反应效率。
优选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述第一气体分布装置9和第二气体分布装置18为开口向下的管式气体分布器。
优选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述反应器出料口11与冷却器进料口13的连接管道设有第一蝶阀12，所述冷却器出料口20安装有第二蝶阀21，以控制反应器和冷却器的出料。
优选地，根据本实用新型的环境功能材料气相法改性装置，所述反应器出气口5和冷却器出气口15均通过管道与袋式过滤器22连接，用于对反应器和冷却器中排出的含尘气体进行过滤，防止造成环境污染。所述袋式过滤器22后端设置有针阀23。
本实用新型的环境功能材料气相法改性装置的工作过程为：从反应器进料口3加注待改性的环境功能材料，由反应器进气口10通入氮气，吹扫排净反应器中空气，开启第一搅拌装置8和加热装置6，将物料加热至测温控制仪设定的所需改性温度，同时由反应器进气口10通入改性/保护气氛。待改性完成，打开第一蝶阀12，转移物料至经氮气吹扫排净空气的冷却器。待物料自反应器中转移完毕后，关闭第一蝶阀12。第二搅拌装置17配合循环冷却水系统16使进入冷却器中的物料降温，冷却完成后的改性环境功能材料由冷却器出料口20排出。
应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。