活性炭強制放電再生技術及其裝置的製作方法
2023-10-12 00:02:19
專利名稱:活性炭強制放電再生技術及其裝置的製作方法
本發明屬於化工分離技術，或水和廢水淨化技術。
活性炭廣泛應用於工農業生產和環境保護方面。主要利用它特有的吸附性能，可以吸附毒素、有害物質、重金屬等，達到藥物、食品的脫色精製，稀有金屬的提純，空氣和水的淨化，消除環境汙染。
隨著活性炭應用技術發展的同時，進行了對飽和炭的再生方法與再生裝置的研究工作。到目前，粒狀活性炭恢復活性的方法，主要有四類，即化學法、生物法、溼式空氣氧化法和加熱法，其中加熱再生法已是得到普遍採用的一類方法。
用於城市汙水和有機工業廢水處理的飽和炭，吸附的多為熱分解型和難脫附型的有機物，且吸附周期較長，必須經過高溫炭化(450℃以上)，活化再生(850℃以上)，才能使活性炭的吸附能力恢復，因此，高溫加熱再生法多用於水的淨化處理後飽和炭的再生活化，效果較為顯著，成為最有效的方法。
高溫加熱再生裝置一般需經三個階段來完成再生工藝，即有乾燥階段-加熱溫度150～300℃，對溼炭進行脫水乾燥;
焙燒階段-加熱溫度300～600℃，對被吸附的有機物進行熱分解，炭化或氣化，達到脫附;
活化階段-加熱溫度600～900℃，對炭化了的表面用水蒸氣或二氧化碳氣體進行活化。
加熱再生裝置有許多種形式，其中直接通電式再生裝置是較先進的。
日本1980年3月發表的特許公報11606號，介紹中尾康三郎於1976年研製成功的「直接通電式活性炭再生裝置」，美國-1981年4月發表的4261857號書，介紹了日本Na-Kao於1978年研製成功的「活性炭的再生技術及設備」都是較先進的。但是，其加熱再生裝置體型高大，構造複雜;飽和炭在裝置內停留時間較長;能耗較多;再生損失仍偏大，操作仍不夠簡便。
本發明旨在提供一個裝置構造簡單，再生效率高，再生損失少，操作容易，節省能源消耗的高溫加熱再生技術和裝置。
一般直接通電加熱再生裝置是利用活性炭自身導電、炭自身具有的電阻和炭粒間具有的接觸電阻，使炭產生焦耳熱，逐漸達到再生溫度，再通入水蒸汽進行活化。
本發明的技術特徵在於用控制能量的、使炭粒間強制形成的電弧，對飽和炭進行強制放電，放電頻率在3000次/分左右，使其在極短時間內不需通入水蒸汽而達到再生活化。
強制放電再生過程可以達到下述功能將吸附的有機物氣化、炭化;
放電形成紫外線，使炭粒間空氣中的氧有部分產生臭氧，對吸附物起放電氧化作用;
放電弧隙中的氣體熱游離和電錘效應使活性炭吸附物被瞬間電離而分解;
吸附水在瞬間成為過熱水蒸汽，進行水性氧化反應。
本發明與國內外具有工業實用條件的直接通電再生裝置的技術性能對比情況，見附表。
由此可見，本發明的技術經濟方面的優點在於當再生量在70～90公斤/時的情況下，本發明再生裝置體積僅為洗衣機大小，爐容量為同類型日本再生裝置的1/9;
通常再生工藝過程需乾燥、焙燒、活化三個階段，本發明可一次完成。對進入裝置的飽和炭的水分無嚴格限制，進入前的溼炭不需做乾燥預處理;
對再生裝置無密閉要求，不需與外界隔絕空氣;
加熱時間為0.166小時(10分鐘)，短於其他裝置;
再生損失率不及2%，吸附恢復率高，以碘值計達96～100.4%。
不需要通入水蒸汽等活化氣體;
能量消耗可節省，當幹基含水率為6%的幹廢炭，加熱到850℃，耗電量為0.18千瓦、小時/公斤炭(154.9大卡/公斤炭)，當幹基含水率為76%的廢炭，加熱至850℃，耗電量為0.80千瓦·小時/公斤炭，為日本同類型再生裝置能耗量的1/2。
其再生質量檢驗指標，按碘值恢復率計，為96～100.4%，較一般直接電流加熱再生裝置為佳。用美國PERKIN-ELMER公司生產的PH1595型多功能探針所作的俄歇電子圖象及離子質譜圖象，能科學地反映再生前後炭表面元素情況。由圖象可見，再生後的炭表面上有機物和無機物均得到較徹底的去除。(見圖-1、圖-2)。
本發明的再生裝置對再生量由0.5公斤/時適合實驗室工作的小型裝置至大到可以製造多種生產量的系列產品。
本發明再生裝置的構造見附圖。3.爐體(1)按再生量大小可設計成鬥形或槽形，下部為倒錐體，飽和炭由兩對稱設置的石墨(或金屬)電極(2)間通過，採用三相380伏交流電，經變壓、整流後為直流電源(3)，飽和炭由上部進料裝置(4)投入，由爐下部設有可控炭量的排出口(5)出炭，廢氣由爐頂排氣罩(6)引至廢氣處理設備，電極間設熱電偶(7)，連接電源電壓控制器(8)，使爐溫自動控制在要求的溫度範圍內，爐底部設可控的強制放電激發裝置(9)。
最佳實施方案1、爐體型式小型爐為方鬥型，大型爐為槽型，底部均為倒錐體，兩側為石墨或金屬極板，飽和炭由上部進入，再生炭由底部排出，即完成再生，爐底部設置強制激發裝置。
2、爐體材料可按粘土耐火磚配方燒制定型爐體，或用耐熱混凝土製作。其外層襯巖棉保溫層及絕緣層，再由鋼板固定。
3、電源採用三相380伏交流電，經變壓、整流為直流電源，接電極，用熱電偶測溫並接電源電壓控制器，使爐溫自動控制在要求範圍。
本發明與國內外直接電流加熱再生爐比較表 附表
權利要求
1.活性炭再生放電方法，其特徵在於用強制放電加熱再生裝置控制能量，使炭粒間強制形成的電弧，對飽和炭進行強制放電，使其在極短時間內達到再生活化。
2.根據權利要求
1所述活性炭強制放電方法，其特徵在於對活性炭放電的頻率為3000次/分左右。
3.根據權利要求
1和2所述，其特徵是對活性炭加熱時間為5～10分鐘。
4.根據權利要求
1所述，其特徵在於乾燥、焙燒、活化三個階段可一次完成，對進入裝置的飽和炭的水分無嚴格限制，進入前的溼炭不需做乾燥預處理。
5.根據權利要求
1和4所述，其特徵是強制放電再生過程不需通入水蒸汽即達到再生活化。
6.根據權利要求
1所述的強制放電加熱再生裝置，其特徵是再生爐體為方鬥形或槽形，底部為倒錐形，石墨或金屬電極於兩側對稱設置，被再生的炭由上部進入，底部排出。
7.根據權利要求
6所述的活性炭再生裝置，其特徵在於在設備底部設置可控的強制放電激發裝置。
8.根據權利要求
6和7所述的活性炭再生裝置，其特徵是無密閉要求，可敞開運行與空氣接觸。
9.根據權利要求
6所述，其特徵在於此再生裝置可製造再生量0.5公斤/時以上多種生產量的系列產品。
專利摘要
活性炭強制放電再生技術及其裝置，屬化工分離技術，或水和廢水淨化技術。
文檔編號H05B3/60GK85100619SQ85100619
公開日1985年12月20日 申請日期1985年4月2日
發明者翁元聲 申請人:中國市政工程西北設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan