一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性设备和方法

技术领域

本发明涉及一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性设备和方法，属于空气净化技术领域。

背景技术

现有活性炭浸渍改性技术：

1)、主要采用在活性炭表面喷雾或通过配置KOH、NaOH、Ca(OH)2等改性溶液等量浸渍活性炭(碱性改性试剂)；

2)、通过传送带式烘干机或鼓风干燥箱将负载改性溶液的“改性活性炭前驱体”进行烘干，从而制备出用于过滤空气中酸性气体的活性炭。

现有活性炭浸渍改性技术存在问题：

1)、采用活性炭表面喷雾形式的改性方法：不能实现改性试剂的均匀负载，容易导致改性效果不均衡，改性产品时好时坏，品质不稳定且很难控制(过量负载的区域活性炭孔隙被改性剂堵塞，导致吸附效果不佳，负载量较少的区域达不到改性效果)。

2)、采用过量改性试剂浸渍的改性方法：会产生大量含有活性炭粉尘/灰尘的过量改性废液，这些改性废液属于危废，其处理手段需要消耗大量成本，导致改性成本增加。

3)、无论是活性炭表面喷雾法、过量浸渍法，其操作过程中都无法做到隔绝空气，容易导致活性炭在改性过程中受空气中二氧化碳、二氧化氮、氧气的影响，导致改性结果变差(例如在活性炭表面浸渍负载KOH用来去除空气中的二氧化硫气体时，KOH易与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钾，导致改性效果变差，改性炭的二氧化硫初始滤除效率变差)。

4)、常规改性工艺不能减少活性炭表面的粉尘，导致活性炭在洁净室区域应用时，带有改性剂的活性炭粉尘大量脱落，且这些颗粒由于改性剂的原因，往往带有腐蚀性，污染客户现场环境，照成下游气态环境污染。

5)、传统的KOH等碱性改性剂浸渍方法制备的活性炭往往具有比较高的初始过滤效率，但是过滤寿命不长，饱和容污染量比较小，寿命短，需要频繁更换。

6)、采用常规改性工艺由于设备简陋，自动化层度低，容易导致操作人员受改性剂伤害。

7)、在批量生产过程中，常规活性炭的浸渍改性溶剂多为自来水，由于水中含有大量的钙、镁、氯等元素，溶液导致活性炭因吸附过量水中杂质导致气体净化效果变差等客观现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性设备和方法，用于实现多种改性试剂混合配置一步改性、循环浸渍的能力，以及实现活性炭表面的均匀涂敷改性，保证活性炭的改性效果可控。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

方案一：一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性设备，其包括活性炭料槽、浸渍混合仓、改性液回收仓和改性液混合仓，所述浸渍混合仓上设置有活性炭进料口，阀控过滤器、电动搅拌机、改性液入口和改性液花洒喷入口，所述活性炭进料口通过耐压管路连接活性炭料槽，所述电动搅拌机连接位于浸渍混合仓内的搅拌螺杆，所述浸渍混合仓的底部出口和改性液回收仓的顶部进口之间可拆卸安装有炭粉回收仓，并且浸渍混合仓的底部出口和改性液回收仓的顶部进口处均安装有过滤网，所述改性液回收仓上设置有负压出气口和过量改性液循坏出口，所述负压出气口连接真空泵，过量改性液循坏出口连接改性液混合仓，所述改性液混合仓的出口连接改性液入口和改性液花洒喷入口。

进一步的，所述过滤网包括上过滤网和下过滤网，所述上过滤网可拆安装在浸渍混合仓的底部出口处，所述下过滤网可拆安装在改性液回收仓的顶部进口处，同时所述上过滤网的网孔孔径小于改性活性炭的直径且大于下过滤网的网孔孔径。

进一步的，所述活性炭进料口、改性液入口、改性液花洒喷入口、负压出气口和过量改性液循坏出口上均设置有阀门。

进一步的，所述改性液混合仓包括第一改性液混合仓和第二改性液混合仓，所述第一改性液混合仓用于配置KOH改性液，所述第二改性液混合仓用于配置氧化钒和氧化锰水溶液混合物。

更进一步的，所述第一改性液混合仓上设有改性液回收口和第一改性液排出口，所述改性液回收口通过管路与改性液循坏出口相连，所述第一改性液排出口通过管路与改性液入口相连；所述第二改性液混合仓上设有第二改性液排出口，所述第二改性液排出口通过管路与改性液花洒喷入口相连。

更进一步的，所述第一改性液混合仓和第二改性液混合仓内设有溶液搅拌器和PH计。

更进一步的，所述第一改性液混合仓和第二改性液混合仓上设有药剂添加口、溶剂添加口和空气过滤器，其中所述溶剂添加口内设有溶剂过滤器。

进一步的，所述设备还包括用于收集经改性处理后活性炭的改性活性炭存储仓。

方案二：一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性方法，其特征在于，采用方案一中所述设备进行浸渍改性处理，具体步骤如下：

步骤1、将定量的活性炭倒入活性炭料槽中，开启机械真空泵，将浸渍混合仓和改性液回收仓抽至负压，利用耐压导管将活性炭料槽中的原炭吸入浸渍混合仓；

步骤2、将净化后的溶剂水加入到搅拌式的改性液混合仓中，并读取PH值，随后通过软件设定规定PH值并加入固体KOH改性剂进入改性液混合仓进行稀释配比至设定PH值，达到设定PH值后停止KOH加入工作；

步骤3、使用耐酸碱泵按一定比例将改性溶液混合仓中的KOH改性液加入浸渍混合仓进行过量浸渍，混合搅拌均匀；

步骤4、对浸渍混合仓进行抽滤，抽滤液回收至改性液回收仓；

步骤5、将改性液回收仓的改性溶液再次通过耐酸碱泵加入到浸渍混合仓中进行混合搅拌，确保改性剂KOH负载的均匀性；

步骤6、对混合仓进行抽滤，抽滤液回收至改性液回收仓；

步骤7、在改性液混合仓中配置氧化钒和氧化锰水溶液混合物，再利用耐酸碱泵，从改性液花洒喷入口缓慢喷入氧化钒和氧化锰水溶液混合物，使该混合物改性剂进行浅附着在活性炭表面及大孔孔隙内；

步骤8、更换粉炭回收仓，回收粉炭；

步骤9、将浸渍混合仓内改性后的改性炭移至改性炭存储仓，再通过真空干燥后包装。

进一步的，所述步骤2中PH值控制在13.5，所述步骤3中炭与改性剂的比例控制在1：1.4～1.6，所述步骤7中配置2％质量浓度的氧化钒和0.5％质量浓度氧化锰水溶液混合物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明通过设置活性炭料槽、改性液混合仓、浸渍混合仓等，可以同时实现多种改性试剂混合配置一步改性、循环浸渍的能力，可以实现活性炭表面的均匀涂敷改性，保证活性炭的改性效果可控。

(2)本发明设置双尺寸滤网过滤层，可将浸渍后的活性炭粉尘(不符合规定尺寸的活性炭颗粒)进行回收利用，进一步通过成型工艺制作成蜂窝炭砖或活性炭小球等其他形式的活性炭产品用于气体净化。

(3)本发明设有改性液回收仓，溶液回收箱体采用PTFE材质设计，能够耐酸碱性溶剂腐蚀，可对过量的改性试剂进行回收再利用。改性试剂可通过抽回改性液混合仓重新配比。

(4)搅拌式改性液混合仓设置有PH计，可根据PH读数检测回收改性液的PH值，通过添加对应改性试剂或添加溶剂的形式将改性液的浓度调整至目标值，从而保证改性产品的稳定一致。

(5)本发明在改性液混合仓上设置有溶剂过滤器和空气过滤器，以及在浸渍混合仓上设置阀控空气过滤器，可分别净化水中的钙/镁等元素，同时净化空气中的二氧化碳/氧气等干扰成分，最大限度的降低环境或背景因素导致的活性炭改性效果不佳的问题。

(6)本发明采用KOH溶液浸渍+氧化钒+氧化锰浸渍的方法，利用催化与化学反应相结合的方式能够同时保证活性炭改性效果的均一性，同时大幅提高活性炭的二氧化硫滤除容量，(氧化钒具有分子尺寸大，不堵微孔孔隙的特点，不会像其他反应剂/催化剂那样通过牺牲物理孔径实现催化效果)。

(7)本发明使活性炭表面负载氧化钒、氧化锰改性剂，在活性炭孔隙内起到催化二氧化硫的作用，从而极大延长活性炭的二氧化硫滤除量。

附图说明

图1是本发明的活性炭浸渍改性设备结构示意图；

图2是本发明的活性炭浸渍改性设备的工作流程示意图。

图中标记为：1-活性炭料槽，2-活性炭进料口，3-阀控过滤器，4-电动搅拌机，5-改性液花洒喷入口，6-改性液入口，7-搅拌螺杆，8-浸渍混合仓，9-过滤网，10-负压出气口，11-炭粉回收仓，12-过量改性液循坏出口，13-改性液混合仓，14-改性液回收口，15-药剂添加口，16-溶剂过滤器，17-空气过滤器，18-溶液搅拌器，19-第一改性液混合仓，20-第一改性液排出口，21-改性活性炭存储仓，22-真空泵，23-耐酸碱泵，24-耐压管路，25-PH计，26-溶剂出口，27-第二改性液混合仓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1，一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性设备，其包括活性炭料槽1、浸渍混合仓8、改性液回收仓13、改性液混合仓、改性活性炭存储仓21，所述浸渍混合仓8上设置有活性炭进料口2，阀控过滤器3、电动搅拌机4、改性液入口6和改性液花洒喷入口5，所述活性炭进料口2通过耐压管路连接活性炭料槽1，所述电动搅拌机4连接位于浸渍混合仓8内的搅拌螺杆7，所述浸渍混合仓8的底部出口和改性液回收仓的顶部进口之间可拆卸安装有炭粉回收仓11，并且浸渍混合仓8的底部出口和改性液回收仓13的顶部进口处均安装有过滤网9，所述改性液回收仓13上设置有负压出气口10和过量改性液循坏出口12，所述负压出气口10连接真空泵，过量改性液循坏出口12连接改性液混合仓13，所述改性液混合仓13的出口连接改性液入口6和改性液花洒喷入口5。

本实施例中，所述过滤网9包括上过滤网和下过滤网，所述上过滤网可拆安装在浸渍混合仓的底部出口处，所述下过滤网可拆安装在改性液回收仓的顶部进口处，同时所述上过滤网的网孔孔径小于改性活性炭的直径且大于下过滤网的网孔孔径。

本实施例中，所述活性炭进料口2、改性液入口6、改性液花洒喷入口5、负压出气口10和过量改性液循坏出口12等各进出口上均设置有阀门。

本实施例中，所述改性液混合仓包括第一改性液混合仓19和第二改性液混合仓27，所述第一改性液混合仓19用于配置KOH改性液，所述第二改性液混合仓27用于配置氧化钒和氧化锰水溶液混合物。所述第一改性液混合仓19和第二改性液混合仓内27设有溶液搅拌器18和PH计25，第一改性液混合仓19和第二改性液混合仓27上还设有药剂添加口15、溶剂添加口和空气过滤器17，其中所述溶剂添加口内设有溶剂过滤器16。

所述第一改性液混合仓19上设有改性液回收口14和第一改性液排出口20，所述改性液回收口14通过管路与改性液循坏出口12相连，所述第一改性液排出口20通过管路与改性液入口6相连；所述第二改性液混合仓27上设有第二改性液排出口，所述第二改性液排出口通过管路与改性液花洒喷入口5相连。

如图2，一种去除空气中酸性气体的活性炭浸渍改性方法，其步骤如下：

步骤1、将定量的活性炭倒入活性炭料槽中，开启机械真空泵，将浸渍混合仓和改性液回收仓抽至负压，利用耐压导管将活性炭料槽中的原炭吸入浸渍混合仓；

步骤2、将净化后的溶剂水加入到搅拌式的改性液混合仓中，并读取PH值，随后通过软件设定规定PH值并加入固体KOH改性剂进入改性液混合仓进行稀释配比至设定PH值13.5，达到设定PH值后停止KOH加入工作；

步骤3、浸渍比根据实验需求进行控制(炭：改性剂＝1：1.4～1.6)，使用耐酸碱泵按一定比例将改性溶液混合仓中的KOH改性液加入浸渍混合仓进行过量浸渍，混合搅拌均匀；

步骤4、对浸渍混合仓进行抽滤，抽滤液回收至改性液回收仓；

步骤5、将改性液回收仓的改性溶液再次通过耐酸碱泵加入到浸渍混合仓中进行混合搅拌，确保改性剂KOH负载的均匀性；

步骤6、对混合仓进行抽滤，抽滤液回收至改性液回收仓；这样经过两次循环浸渍，KOH改性溶液的负载能够达到非常高的均匀性；

步骤7、在改性液混合仓中配置2％质量浓度的氧化钒和0.5％质量浓度的氧化锰水溶液混合物，再利用耐酸碱泵从改性液花洒喷入口缓慢喷入氧化钒和氧化锰水溶液混合物，使该混合物改性剂进行浅附着在活性炭表面及大孔孔隙内(浸渍比＝炭：催化剂＝5:1)；

步骤8、更换粉炭回收仓，回收粉炭；

步骤9、将改性炭存储仓移动至浸渍混合仓底部拼接并抽出过滤网，使浸渍混合仓内改性后的改性炭移至改性炭存储仓，再通过真空干燥后包装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。