專利名稱：一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境污染物控制技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置。
背景技術(shù)：
早在20世紀(jì)60年代初，由于活性炭高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積和可再生性，歐美各國已經(jīng)將活性炭吸附法應(yīng)用在城市應(yīng)用水和工業(yè)廢水的處理領(lǐng)域。自20世紀(jì)70年代初以來，采用活性炭處理工業(yè)廢水和廢氣，不論是在技術(shù)上還是在應(yīng)用范圍和處理規(guī)模上都發(fā)展很快，如印染、化工、造紙、電鍍等廢水處理方面和各種有害氣體的吸收方面都已有較大規(guī)模的應(yīng)用，并取得了滿意的效果?，F(xiàn)在活性炭已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在環(huán)境、化 工、醫(yī)療、軍事等各個方面。隨著活性炭應(yīng)用領(lǐng)域和使用規(guī)模的不斷擴(kuò)展，世界各國對活性炭的需求也在與日俱增，有關(guān)資料顯示，美國1998年活性炭的需求為17. 03萬噸，2002年達(dá)到19. 75萬噸。1998-2002年，美國活性炭的年均增長率為3% _5%。2002年，日本的活性炭消耗也達(dá)到10萬噸。西歐各國活性炭消耗量也約為10萬噸，2000-2003年西歐活性炭需求年增長率為2%。我國2000年活性炭的需求量為14. 0萬噸，2002年達(dá)到18. 0萬噸，并以每年3% -4%的速度增長。目前世界活性炭年消費(fèi)量超過100萬噸，并以每年1% -3%的速度遞增。因此，從環(huán)保和資源的角度出發(fā)，活性炭的循環(huán)再利用是解決活性炭需求劇增行之有效的方法，于是活性炭的循環(huán)再利用成為各國科學(xué)工作者的研究熱點(diǎn)，并且提出了各種再生裝置。目前國內(nèi)外主要是通過多層式、回轉(zhuǎn)式、流化式、移動床式等熱再生爐來實(shí)現(xiàn)活性炭的再生，這些爐大都燃燒煤氣或石油氣，間接或直接加熱活性炭，并通入水蒸氣活化，且在密閉條件下控制氧量，因而再生時間長，一般為I小時到6小時，爐體高達(dá)9米到12米，再生中炭的損失量為5% -12%，能耗高。中國專利200610047122. I公開了一種介質(zhì)阻擋放電等離子體活性炭原位再生方法及裝置，但是這種再生裝置不能再生粉末活性炭和顆粒較小的粒狀活性炭，這給不同類型的活性炭的再生帶來了一定的局限性。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的活性炭再生方法和裝置的不足，本實(shí)用新型提供一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置。該活性炭再生裝置再生效率高；活性炭不需進(jìn)行后續(xù)處理；可以再生各種類型和形狀的活性炭；同時也可以活化炭化料；而且本實(shí)用新型構(gòu)造簡單、易操作、體積小、制造成本低。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置主要由交變電源(I)、再生反應(yīng)器(2)、氣瓶(6)和一些輔助設(shè)備構(gòu)成。交變電源(I)是指正負(fù)極性交替變化的電源，電源的頻率范圍為50Hz-10MHz，電壓范圍為0kV-500kV、功率范圍為0kW-100kW。[0009]再生反應(yīng)器⑵部分由外電極(3)、介質(zhì)管(4)、內(nèi)電極(5)、進(jìn)氣口(11)、尾氣出口(12)、上擋板(13)，下?lián)醢?14)和擋炭通氣孔板(16)組成；介質(zhì)管(4)是相對介電常數(shù)e ! 為1_100的絕緣材料管，厚度為0. 5mm-50mm,內(nèi)徑為長為50mm-20m ;外電極
(3)是與介質(zhì)管(4)同軸的筒式導(dǎo)體，緊包在介質(zhì)管(4)的外壁上；內(nèi)電極(5)由金屬絲繞成螺旋狀緊套在介質(zhì)管(4)內(nèi)，金屬絲的直徑為lmm-5mm，其螺旋狀金屬環(huán)的軸向間距為IOmm-Im,內(nèi)電極(5)也可由長度為30mm-15m的金屬條構(gòu)成,這些金屬條平行的沿著介質(zhì)管
(4)的軸向貼在介質(zhì)管(4)內(nèi)壁，金屬條可以串聯(lián)也可以并聯(lián)連接；在上擋板(13)和下?lián)醢?14)分別開有進(jìn)氣口(11)和尾氣出口(12)，孔徑為0. 3mm-2m ;擋炭通氣孔板(16)主要是控制活性炭流失和氣體的流通，因此擋炭通氣孔板(16)的孔徑具體要根據(jù)所再生的活性炭形狀來確定。交變電源⑴的高壓輸出端串聯(lián)保護(hù)電阻(15)接在內(nèi)電極(5)上，當(dāng)內(nèi)電極(5)為多根金屬條時，這些金屬條并聯(lián)或串聯(lián)以后與保護(hù)電阻(15)串聯(lián)接在交變電源(I)的高壓輸出端，外電極⑶串聯(lián)開關(guān)(9)和交變電源⑴的低壓輸出端一同接地。為了產(chǎn)生大·量的臭氧等活性物種，需要向再生反應(yīng)器(2)中注入氣體，因此裝置中還需要?dú)馄?6)、閥門(7)和氣壓表(8)。氣體由氣瓶(6)提供，經(jīng)過閥門(7)和氣壓表(8)，然后通過進(jìn)氣口進(jìn)入再生反應(yīng)器(2)，尾氣分別再經(jīng)過擋炭通氣孔板(16)和尾氣出口(12)被尾氣吸收池(10)吸收，氣體也可以從下面的尾氣出口(12)進(jìn)，進(jìn)氣口(11)處出，出來的尾氣然后進(jìn)入尾氣吸收池(10)，此時為了防止活性炭流失，擋炭通氣孔板(16)應(yīng)安裝在上擋板(13)和活性炭之間，由于尾氣含有臭氧等活性物質(zhì)，可將尾氣再次注入到再生反應(yīng)器(2)中，這樣可以達(dá)到提高再生效果的目的，同時，又不需要處理尾氣的裝置，不產(chǎn)生二污染。當(dāng)需要考慮本實(shí)用新型安裝的穩(wěn)定性時，該筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置的再生反應(yīng)器(2)可以水平安裝。本實(shí)用新型的基本思路是利用介質(zhì)阻擋沿面放電產(chǎn)生的臭氧、高能電子、紫外線和活性化學(xué)物質(zhì)等通過物理化學(xué)效應(yīng)綜合降解吸附在活性炭上的污染物，來實(shí)現(xiàn)活性炭再生的目的。在再生反應(yīng)器(2)中加入待再生的活性炭后，啟動閥門(7)，調(diào)節(jié)壓力表(8)向再生反應(yīng)器⑵中通氣，然后閉合電源開關(guān)(9)，啟動電源(I)，使交變電源⑴的輸出施加在內(nèi)電極(5)和外電極(3)上，在內(nèi)電極(3)和介質(zhì)管(4)之間形成穩(wěn)定的介質(zhì)阻擋沿面放電，從而產(chǎn)生臭氧、高能電子、紫外線和活性化學(xué)物種等活性物種，這些活性物種氧化降解吸附在活性炭上的污染物，使吸附飽和的活性炭恢復(fù)其吸附能力。關(guān)于筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置運(yùn)行參數(shù)的確定，必須注意以下幾個方面的問題a.為了防止邊界放電效應(yīng)，內(nèi)電極(3)和外電極(5)高度應(yīng)該小于介質(zhì)管⑷的長度，而且內(nèi)電極(3)和外電極(5)分別貼緊介質(zhì)管(4)的內(nèi)壁和外壁。b.緩慢調(diào)節(jié)交變電源(I)的輸出電壓，在再生反應(yīng)器(2)中形成穩(wěn)定的沿面放電。c.向再生反應(yīng)器(2)中通入的氣體流速應(yīng)該根據(jù)處理活性炭的類型來確定。d.在交變電源(I)的輸出電壓調(diào)節(jié)過程中，保證介質(zhì)材料能承受而不至遭到破壞的電壓輸出。采用本實(shí)用新型的筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置時，注意事項(I)檢查供電系統(tǒng)的正確性和安全性。[0019](2)要確保反應(yīng)器的氣密性，防治臭氧等尾氣的泄漏。本實(shí)用新型的有益效果是，再生效率高；不需進(jìn)行后續(xù)處理；可以再生各種類型和形狀的活性炭；同時也可以活化炭化料、且構(gòu)造簡單、易操作、體積小、制造成本低。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖I是本實(shí)用新型內(nèi)電極(5)為螺旋金屬絲的介質(zhì) 阻擋放電活性炭再生裝置系統(tǒng)圖。圖2(a)是內(nèi)電極(5)為螺旋金屬絲的活性炭再生反應(yīng)器(2)的主視剖面構(gòu)造圖。圖2(b)是內(nèi)電極(5)為多根金屬條的活性炭再生反應(yīng)器⑵的主視剖面構(gòu)造圖。圖3(a)是內(nèi)電極(5)為螺旋金屬絲的活性炭再生反應(yīng)器⑵的俯視剖面構(gòu)造圖。圖3(b)是內(nèi)電極(5)為多根圓柱狀金屬條的活性炭再生反應(yīng)器⑵的俯視剖面構(gòu)造圖。圖4是活性炭再生反應(yīng)器(2)中外電極(3)的展開圖。圖5是活性炭再生反應(yīng)器(2)中內(nèi)電極(5)為螺旋金屬絲的結(jié)構(gòu)圖。圖6是活性炭再生反應(yīng)器⑵中的擋炭通氣孔板(16)的俯視圖。圖中I.交變電源,2.再生反應(yīng)器,3.外電極,4.介質(zhì)管,5.內(nèi)電極,6.氣瓶,7.氣閥，8.壓力表，9.開關(guān)，10.尾氣吸收池，11.進(jìn)氣口，12.尾氣出口，13.上擋板，14.下?lián)醢澹?5.保護(hù)電阻，16.擋炭通氣孔板。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I本示例中所采用的裝置如圖I所示，交變電源(I)的頻率為50Hz，電壓有效值范圍為0kV-50kV，額定功率lkW。再生反應(yīng)器⑵的介質(zhì)管⑷是內(nèi)徑為20臟，管壁厚為2臟，長為300mm的石英玻璃管。外電極(3)是由面積為80mmX 150mm的矩形金屬網(wǎng)圍成的與介質(zhì)管(4)同軸的圓筒，內(nèi)電極(5)是由長2000mm的金屬絲繞成的螺旋環(huán),其軸向間距為5mm。在本示例中，向再生反應(yīng)器(2)中注入的氣體為氧氣，選取化學(xué)純的五氯酚(PCP)粉末配成濃度為2000mg/L的模擬廢水，待再生的活性炭選取市售的粒徑為0. 2mm-0. 3mm,長為3mm-5_的煤基柱狀活性炭，采用如圖I所示的筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置進(jìn)行再生試驗(yàn)，步驟為第一步，吸附，準(zhǔn)確稱取新活性炭5. Og,放入IOOmL體積2000mg/L濃度的PCP溶液中，吸附5天使活性炭達(dá)到飽和。第二步，放電再生，再生工藝為首先，將吸附飽和的活性炭在不流失污染物的條件下在50°C下烘90min以去除水分，然后打開上擋板(13)，將飽和活性炭填放到再生反應(yīng)器(2)中，封閉再生反應(yīng)器(2)。其次，啟動閥門(7)，調(diào)節(jié)壓力表(8)，使氧氣流量控制在0.3m3/h，閉合電源開關(guān)
(9)，啟動交變電源(I)，調(diào)解交變電源⑴的頻率為50Hz，電壓有效值為10kV，放電再生時間 120min。再生結(jié)束后，斷開開關(guān)(9)和交變電源(1)，關(guān)閉閥門(7)，打開擋炭通氣孔板(16)和下?lián)醢?14)，取出活性炭。第三步,再生效果檢測，準(zhǔn)確稱取5. Og新炭,用放電再生炭和新炭在相同的條件下分別吸附體積為IOOmL濃度為100mg/L的PCP廢水，每隔30min用紫外分光光度計測一次PCP的吸光度。檢測發(fā)現(xiàn)經(jīng)過300min的吸附后，再生炭對PCP的去除率是新炭的73%。實(shí)施例2在本示例中，待再生的活性炭選用20-50目的粉末活性炭，其他條件與實(shí)施例I 一樣，采用如圖I所示的筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置進(jìn)行再生試驗(yàn)，步驟為第一步，吸附，準(zhǔn)確稱取粉末活性炭5. Og,放入IOOmL體積2000mg/L濃度的PCP溶液中，吸附3天使活性炭達(dá)到飽和。第二步，放電再生，再生工藝為首先，將吸附飽和的活性炭在不流失污染物的條件下在50°C下烘150min以去除水分，打開上擋板(13)，然后將吸附飽和的活性炭填放到再生反應(yīng)器(2)中，封閉再生反應(yīng)器⑵。其次，啟動閥門(7)，調(diào)節(jié)壓力表(8)，使氧氣流量控制在0.2m3/h，閉合電源開關(guān)
(9)，啟動交變電源(I)，調(diào)解交變電源⑴的頻率為50Hz，電壓有效值為10kV，放電再生時間 120min。再生結(jié)束后，斷開開關(guān)(9)和交變電源(1)，關(guān)閉閥門(7)，打開擋炭通氣孔板(16)和下?lián)醢?14)，取出活性炭。第三步,再生效果檢測，準(zhǔn)確稱取5. Og新炭,用放電再生炭和新炭在相同的條件下分別吸附體積IOOmL濃度為100mg/L的PCP廢水，每隔30min用紫外分光光度計測一次PCP的吸光度。檢測發(fā)現(xiàn)經(jīng)過420min的吸附后，再生炭對PCP的去除率是新炭的75%。
權(quán)利要求1.一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，它主要由交變電源(I)、再生反應(yīng)器(2)、氣瓶(6)、氣閥(7)、壓力表(8)、開關(guān)(9)、尾氣吸收池(10)、保護(hù)電阻(15)，其特征是再生反應(yīng)器⑵部分為筒式結(jié)構(gòu)，其主要由外電極(3)、介質(zhì)管(4)、內(nèi)電極(5)、進(jìn)氣口(11)、尾氣出口(12)、上擋板(13)和下?lián)醢?14)構(gòu)成，交變電源⑴的輸出施加在內(nèi)電極(5)和外電極(3)上，在內(nèi)電極(3)和介質(zhì)管(4)形成穩(wěn)定的介質(zhì)阻擋沿面放電，待再生的活性炭填放于再生反應(yīng)器(2)內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是介質(zhì)管(4)是相對介電常數(shù)er為1-100,厚度為0. 5mm-50mm,內(nèi)徑為長為50mm-20m的絕緣材料管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是外電極(3)是由長為32mm-20m，寬為30mm-15m的矩形金屬網(wǎng)圍成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是外電極(3)是由長為32mm-20m，寬為30mm-15m的矩形金屬板圍成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是內(nèi)電極(5)由金屬絲繞成螺旋狀套在介質(zhì)管(4)內(nèi)，金屬螺旋環(huán)的軸向間距為10mm-lm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是內(nèi)電極(5)由金屬條組成，金屬條是沿介質(zhì)管(4)的軸向緊貼在介質(zhì)管 (4)的內(nèi)壁,金屬條的長度為30mm-15m,金屬條串聯(lián)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征是內(nèi)電極(5)由金屬條組成，金屬條是沿介質(zhì)管(4)的軸向緊貼在介質(zhì)管(4)的內(nèi)壁，金屬條的長度為30mm-15m,金屬條并聯(lián)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種筒式介質(zhì)阻擋放電活性炭再生裝置，其特征在于，由交變電源(1)、外電極(3)、介質(zhì)管(4)、內(nèi)電極(5)、氣瓶(6)、氣閥(7)、壓力表(8)、開關(guān)(9)、尾氣吸收池(10)、進(jìn)氣口(11)、尾氣出口(12)、上擋板(13)、下?lián)醢?14)、保護(hù)電阻(15)和擋炭通氣孔板(16)組成。本實(shí)用新型的基本思路是利用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生的臭氧、高能電子、紫外線和活性化學(xué)物質(zhì)等通過物理化學(xué)效應(yīng)綜合降解吸附在活性炭上的污染物，來達(dá)到活性炭再生目的。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，再生效率高；不需進(jìn)行后續(xù)處理；可以再生各種類型和形狀的活性炭；同時也可以活化炭化料，而且構(gòu)造簡單、易操作、裝置體積小、制造成本低。
文檔編號B01J20/34GK202555279SQ201220104279
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者屈廣周 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)