本發(fā)明涉及飽和活性炭再生，特別是涉及一種無(wú)需經(jīng)過(guò)加熱預(yù)處理直接進(jìn)行電加熱飽和活性炭再生的方法及裝置。

背景技術(shù)：

活性炭具有獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)并且具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度和耐酸、堿、熱等性能。其廣泛用于幾乎所有的國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和日常生活。然而活性炭的使用量巨大，價(jià)格相對(duì)高昂。目前工業(yè)上使用的活性炭再生的方法有化學(xué)洗脫法，濕式氧化法，微生物再生和加熱再生法。其中加熱再生法使用的回轉(zhuǎn)爐加熱能力有限，能耗大，溫度相對(duì)來(lái)講不好控制，設(shè)備故障率高，炭的損失比較大，并且再生效率低。而采用電加熱飽和活性炭進(jìn)行再生是一種可行的方法，不過(guò)由于飽和活性炭的電阻非常大，所以吸附飽和的活性炭并不能直接通電加熱，若是直接高壓通電很容易導(dǎo)致活性炭直接被擊穿，這樣做既破壞了活性炭的組織結(jié)構(gòu)，又不能實(shí)現(xiàn)飽和活性炭的再生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種低能耗、低污染、低成本的快速再生活性炭方法，即一種飽和活性炭按比例混合鐵粉及瓷粉后直接通電加熱解吸再生的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是公開一種實(shí)現(xiàn)飽和活性炭直接通電加熱再生裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種飽和活性炭電加熱再生方法，具體如下：

步驟一、制作2n塊相同尺寸的電極板，n≥3，電極板材料為石墨。

步驟二、2n塊電極板分為n對(duì)自上而下放置在電加熱爐內(nèi)；每對(duì)電極板兩側(cè)的間隙內(nèi)用耐火磚分隔開；上下兩對(duì)電極板之間布置絕緣板；絕緣板材料為剛玉；電加熱爐的外壁由耐火磚包圍；每對(duì)電極板的兩塊電極板分別接到開關(guān)電源的正負(fù)極。

步驟三、將飽和活性炭與鐵粉以3～5:1質(zhì)量分?jǐn)?shù)比混合后，加入飽和活性炭和鐵粉總質(zhì)量的1/20的瓷粉以防止混合物短路，然后將飽和活性炭、鐵粉及瓷粉混合物倒入混合料斗。

步驟四、上、下相鄰電極板間的絕緣板上開有測(cè)溫孔，測(cè)溫孔內(nèi)插入熱電偶測(cè)量電加熱爐內(nèi)的溫度變化。

步驟五、通過(guò)控制器打開開關(guān)電源，并由第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)混合料斗對(duì)飽和活性炭、鐵粉及瓷粉混合物進(jìn)行混合并干燥5～10分鐘后，通過(guò)開關(guān)電源打開第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)過(guò)濾篩?；旌狭隙穼⒒旌虾玫幕旌衔镉蛇M(jìn)料漏斗倒入電加熱爐內(nèi)，開關(guān)電源調(diào)節(jié)電壓通過(guò)n對(duì)電極板對(duì)混合物進(jìn)行通電加熱。

步驟六、通過(guò)n-1個(gè)熱電偶測(cè)量電加熱爐內(nèi)混合物的溫度，待n-1個(gè)熱電偶測(cè)得的溫度平均值達(dá)到450～550°后，保持該溫度進(jìn)行再生；再生活性炭經(jīng)電加熱爐出口輸出至收集器里。

步驟七、收集器里的混合物由進(jìn)料漏斗倒入電加熱爐內(nèi)，通過(guò)n-1個(gè)熱電偶測(cè)量電加熱爐內(nèi)混合物的溫度，待n-1個(gè)熱電偶測(cè)得的溫度平均值達(dá)到760～850°后，保持該溫度進(jìn)行二次再生。

步驟八、二次再生活性炭經(jīng)電加熱爐出口輸出至電動(dòng)過(guò)濾篩，電動(dòng)過(guò)濾篩將鐵粉與瓷粉過(guò)濾到收集器里。

所述電極板的長(zhǎng)為0.625m、寬為0.3m、厚為0.008m。

相鄰兩對(duì)電極板間隔0.02m，電加熱爐高3m。

所述的開關(guān)電源采用HSP240-150直流電源，最大輸出功率24KW，輸出電壓0～150V連續(xù)可調(diào)，輸出電流0～160A。開關(guān)電源的電源箱采用風(fēng)冷。

最頂部一對(duì)電極板的頂部布置絕緣板，最底部一對(duì)電極板的底部也布置絕緣板，再生和二次再生時(shí)的溫度值替換成采用n+1個(gè)熱電偶測(cè)得的溫度平均值。

本發(fā)明一種飽和活性炭電加熱再生裝置，包括控制器、開關(guān)電源、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、混合料斗、進(jìn)料漏斗、電加熱爐、熱電偶、電動(dòng)過(guò)濾篩和收集器；所述的電加熱爐內(nèi)設(shè)有n對(duì)電極板，n≥3；上下相鄰電極板間設(shè)置絕緣板；耐火磚設(shè)置在每對(duì)電極板的兩側(cè)間隙內(nèi)；每對(duì)電極板的兩塊電極板分別接到開關(guān)電源的正負(fù)極。所述的熱電偶插入電加熱爐內(nèi)；電加熱爐入口處設(shè)置進(jìn)料漏斗；所述的進(jìn)料漏斗上方設(shè)置混合料斗；混合料斗由第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)由控制器控制啟停和轉(zhuǎn)向，控制器與開關(guān)電源通過(guò)導(dǎo)線連接；電加熱爐出口處設(shè)置電動(dòng)過(guò)濾篩，電動(dòng)過(guò)濾篩由第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)直接與開關(guān)電源通過(guò)導(dǎo)線連接；所述的電動(dòng)過(guò)濾篩底部設(shè)置收集器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)：

1.本發(fā)明由于飽和活性炭和鐵粉進(jìn)行了混合增強(qiáng)了導(dǎo)電性，大大降低了電阻率，又有瓷粉作為防止混合物短路的物質(zhì)加入，因而可以直接對(duì)混合物進(jìn)行通電加熱，省去了通電加熱前的預(yù)熱處理，最大程度上降低了資源浪費(fèi)，節(jié)約了能耗，更加環(huán)保。

2.由于炭的比熱容小，故其升溫速度快，加熱時(shí)間短，能耗小，并且冷卻迅速。

3.直接對(duì)飽和活性炭通電加熱，通過(guò)其自身導(dǎo)電由內(nèi)向外發(fā)熱，此種加熱方式不僅可以有效減少熱傳播的熱量損失，使得能量轉(zhuǎn)化率提高，而且能耗降低。

4.與傳統(tǒng)的加熱解吸方法相比，本發(fā)明簡(jiǎn)單，易于操作，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為活性炭再生提供了一種快速、有效的方法。

5.一次電加熱再生時(shí)間為126分鐘，其中混合6分鐘，循環(huán)再生120分鐘，再生率可以達(dá)到86％。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的飽和活性炭電加熱再生裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為飽和活性炭、以及飽和活性炭按不同配比混合鐵粉及瓷粉后的電阻率隨溫度變化曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種飽和活性炭電加熱再生方法，具體如下：

步驟一、制作六塊相同尺寸的電極板，電極板的長(zhǎng)為0.625m、寬為0.3m、厚為0.008m；電極板材料為石墨，可以保證在豎直面上呈等電荷分布。

步驟二、六塊電極板分為三對(duì)自上而下放置在電加熱爐內(nèi)，相鄰兩對(duì)電極板間隔0.02m，電加熱爐高3m；每對(duì)電極板兩側(cè)的間隙內(nèi)用耐火磚分隔開，起到支撐和絕緣隔熱作用；上下兩對(duì)電極板之間布置絕緣板，將三對(duì)電極板分別隔開，最底部的一對(duì)電極板底部也布置絕緣板；絕緣板材料為剛玉；電加熱爐的外壁由耐火磚包圍，絕緣隔熱和防止電能耗散；每對(duì)電極板的兩塊電極板分別接到開關(guān)電源的正負(fù)極。開關(guān)電源采用HSP240-150直流電源，最大輸出功率24KW，輸出電壓0～150V連續(xù)可調(diào)，輸出電流0～160A，擁有限流保護(hù)、過(guò)流、過(guò)壓保護(hù)和短路保護(hù)。開關(guān)電源的電源箱采用風(fēng)冷，可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)帶載運(yùn)轉(zhuǎn)。

步驟三、將飽和活性炭與鐵粉以3～5:1質(zhì)量分?jǐn)?shù)比混合后，加入飽和活性炭和鐵粉總質(zhì)量的1/20的瓷粉以防止混合物短路，然后將飽和活性炭、鐵粉及瓷粉混合物倒入混合料斗。

步驟四、上、下相鄰電極板間的絕緣板上開有測(cè)溫孔，測(cè)溫孔內(nèi)插入熱電偶，可以隨時(shí)監(jiān)控測(cè)量電加熱爐內(nèi)的溫度變化。

步驟五、通過(guò)控制器1打開開關(guān)電源，并由第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)混合料斗4對(duì)飽和活性炭、鐵粉及瓷粉混合物進(jìn)行混合并干燥5～10分鐘后，通過(guò)開關(guān)電源2打開第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)電動(dòng)過(guò)濾篩8?；旌狭隙?將混合好的混合物由進(jìn)料漏斗5倒入電加熱爐內(nèi)，開關(guān)電源調(diào)節(jié)電壓通過(guò)三對(duì)電極板對(duì)混合物進(jìn)行通電加熱。

步驟六、通過(guò)三個(gè)熱電偶7測(cè)量電加熱爐6內(nèi)混合物的溫度，待三個(gè)熱電偶7測(cè)得的溫度平均值達(dá)到450～550°后，保持該溫度進(jìn)行再生；再生活性炭經(jīng)電加熱爐6出口輸出至收集器9里。

步驟七、收集器9里的混合物由進(jìn)料漏斗5倒入電加熱爐內(nèi)，通過(guò)三個(gè)熱電偶7測(cè)量電加熱爐6內(nèi)混合物的溫度，待三個(gè)熱電偶7測(cè)得的溫度平均值達(dá)到760～850°后，保持該溫度進(jìn)行二次再生。

步驟八、二次再生活性炭經(jīng)電加熱爐6出口輸出至電動(dòng)過(guò)濾篩8，電動(dòng)過(guò)濾篩8將鐵粉與瓷粉過(guò)濾到收集器9里。

采用三種不同配比的飽和活性炭、鐵粉、瓷粉進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)施例如下：

實(shí)施例1.將50mg飽和活性炭、10mg鐵粉以及3mg的瓷粉加入到混合料斗4中；通過(guò)控制器1打開開關(guān)電源，并由第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3帶動(dòng)混合料斗4混合6分鐘，使混合物均勻；開關(guān)電源2打開電動(dòng)過(guò)濾篩8，并將混合好的混合物倒入進(jìn)料漏斗5；通過(guò)熱電偶7測(cè)量電加熱爐6內(nèi)混合物溫度，待三個(gè)熱電偶7測(cè)得的溫度平均值達(dá)到500℃時(shí)，保持這個(gè)溫度進(jìn)行再生；再生活性炭經(jīng)電加熱爐6出口輸出至收集器9里。收集器9里的混合物倒入進(jìn)料漏斗5，通過(guò)熱電偶7測(cè)量電加熱爐6內(nèi)混合物的溫度，待三個(gè)熱電偶7測(cè)得的溫度平均值達(dá)到800℃時(shí)進(jìn)行二次再生。二次再生活性炭經(jīng)電加熱爐6出口輸出至電動(dòng)過(guò)濾篩8，電動(dòng)過(guò)濾篩8將鐵粉與瓷粉過(guò)濾到收集器9里。

實(shí)施例2.將40mg飽和活性炭、10mg鐵粉以及2.5mg的瓷粉加入到混合料斗4中，其余步驟同實(shí)施例1中所述。

實(shí)施例3.將30mg飽和活性炭、10mg鐵粉以及2mg的瓷粉加入到混合料斗4中，其余步驟同實(shí)施例1中所述。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

以上混合鐵粉和瓷粉的飽和活性炭通過(guò)電熱再生后，經(jīng)過(guò)碘吸附值以及亞甲藍(lán)吸附值測(cè)定，并與新活性炭的碘吸附值以及亞甲藍(lán)吸附值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)施例1、2、3中飽和活性炭的再生率分別為82％、86％、80％。實(shí)施例1、2、3的三種混合物以及單獨(dú)飽和活性炭的電阻率ρ隨加熱溫度T的變化曲線如圖2所示，可見，單獨(dú)飽和活性炭的電阻率最大；實(shí)施例1中混合物因?yàn)殡娮杪氏鄬?duì)較大，效率相對(duì)低；而實(shí)施例3中混合物又因電流較大不易加以控制調(diào)節(jié)，故效率相對(duì)較低。相比飽和活性炭的直接再生方法(先經(jīng)過(guò)預(yù)加熱、降電阻處理，再將預(yù)熱到一定溫度的飽和活性炭導(dǎo)入到電加熱爐內(nèi)再生)，實(shí)施例1、2、3的飽和活性炭中混合鐵粉和瓷粉后的再生方法，電加熱再生時(shí)間為126分鐘，其中混合6分鐘，循環(huán)再生120分鐘，時(shí)間上縮短了40％，這大大提高了活性炭再生的效率。另一方面活性炭再生的電量消耗大大降低，又節(jié)約了很多能源。

如圖1所示，一種飽和活性炭電加熱再生裝置，包括控制器1、開關(guān)電源2、旋轉(zhuǎn)電機(jī)3、混合料斗4、進(jìn)料漏斗5、電加熱爐6、熱電偶7、電動(dòng)過(guò)濾篩8和收集器9；電加熱爐6內(nèi)設(shè)有三對(duì)電極板6-1和三對(duì)絕緣板6-2；上下相鄰電極板間設(shè)置絕緣板6-2，最底部的一對(duì)電極板底部也設(shè)置絕緣板6-2，起到絕緣隔熱作用；耐火磚設(shè)置在每對(duì)電極板6-1的兩側(cè)間隙內(nèi)起到支撐和絕緣隔熱作用；每對(duì)電極板的兩塊電極板分別接到開關(guān)電源的正負(fù)極。熱電偶7插入電加熱爐6內(nèi)對(duì)電加熱爐6內(nèi)部進(jìn)行測(cè)溫；電加熱爐6入口處設(shè)置進(jìn)料漏斗5；進(jìn)料漏斗5上方設(shè)置用于混合及干燥飽和活性炭6-3、鐵粉6-4以及瓷粉6-5的混合料斗4；混合料斗4由第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，第一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3由控制器1控制啟停和轉(zhuǎn)向，控制器1與開關(guān)電源2通過(guò)導(dǎo)線連接；電加熱爐6出口處設(shè)置用于篩選再生活性炭的電動(dòng)過(guò)濾篩8，電動(dòng)過(guò)濾篩8由第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)，第二個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)3直接與開關(guān)電源2通過(guò)導(dǎo)線連接；電動(dòng)過(guò)濾篩8底部設(shè)置收集器9，用來(lái)收集電動(dòng)篩8篩下來(lái)的鐵粉6-4和瓷粉6-5。