CN111533204A - 高性能活性炭净化滤芯及其制备方法 - Google Patents

高性能活性炭净化滤芯及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高性能活性炭净化滤芯，包括以下原料：椰壳活性炭70～80重量份、超高分子粘结剂10～15重量份、蛭石5～20重量份、沸石分子筛10～15重量份。本发明还公开了所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，包括：步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250～400目后，依次经混合搅拌1～2h、预加热至45～55℃，得到混合粉料；步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到滤芯。本发明中超高分子粘结剂在预加热形成更好粘流态，与其他原料均匀混合，防止原料间形成分层现象，孔隙率高于60％，过滤效率在98.5％以上，除菌率达到99.1％。

Description

高性能活性炭净化滤芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及水净化技术领域，具体是一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法。
背景技术
活性炭是一种孔隙发达且具有吸附作用的炭质材料，已经广泛应用于***领域。活性炭能有效去除水中的色度、嗅味、颗粒物、细菌、有害化学成分和部分重金属离子等，从而保证饮用水的安全。在水的净化过程中，颗粒活性炭由于颗粒之间较大的缝隙，在一定水压下，由于水流速度较快，水与颗粒活性炭的接触时间很短，吸附力不强，且容易形成间隙过滤，使得一部分水接触不到活性炭，达不到彻底过滤的效果。颗粒活性炭强度低，在一定水流压力作用下容易掉粉，从而生出黑水污染水质；再者在水流冲刷作用下，活性炭颗粒之间相互滚动摩擦，使表面吸附的杂质极易脱附，造成水质的二次污染。
相对于传统的粉末状活性炭、颗粒活性炭，活性炭滤芯具有较高的堆密度、强度和单位体积比表面积，便于储藏运输和安装。目前活性炭滤芯的主要成型方式为烧结法，即将活性炭粉和粘结剂按照一定的比例混合后，置入模具内，经施加压力后放入炉中加热，冷却成型后脱模即可，此种工艺方法工艺复杂，效率低，能耗大，生产成本高，工业化程度较低，不便于大规模连续快速生产。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法，其超高分子粘结剂更好的形成粘流态，蛭石和沸石分子筛增强了滤芯的孔隙度，均匀混合，防止原料间形成分层现象，孔隙率高于60％，过滤效率在98.5％以上，除菌率达到99.1％。
通过本发明的混合装置混合后根据本发明的方法制备的滤芯的相比于现有的烧结法制备的滤芯的孔隙率(40-60％)，过滤效率(80-90％)，本发明具有明显的提高。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了一种高性能活性炭净化滤芯，包括以下原料：椰壳活性炭70～80重量份、超高分子粘结剂10～15重量份、蛭石5～20重量份、沸石分子筛10～15重量份。
本发明还提供一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250～400目后，依次经混合搅拌1～2h、预加热至45～55℃，得到混合粉料；
步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到高性能活性炭净化滤芯。
优选的是，所述超高分子粘结剂的分子量为150万～600万。
优选的是，步骤一中混合搅拌在混合装置中进行，所述混合装置包括：
壳体，其顶部设有进料口和排气孔、底部设有出料口，所述进料口上设置密封塞，所述密封塞通过调节组件与所述壳体连接，所述调节组件包括水平设置在所述壳体外壁上的固定板、竖直设置在所述固定板上的伸缩杆、一端可旋转的设置在所述伸缩杆顶部的水平杆、与所述水平杆的另一端固接的竖直杆，所述密封塞固设在所述竖直杆的下端；所述出料口处由上至下设有过滤网和阀门；所述排气孔内设置排气管，所述排气管的一端伸入所述壳体内、另一端与抽真空泵连通，所述壳体内设置倾斜阻隔网，所述阻隔网位于所述排气管的正下方；
搅拌机构，其包括螺母、螺杆、搅拌棒、多个搅拌叶，所述螺母固设在所述壳体的顶部，所述螺杆穿过所述螺母并竖直贯穿所述壳体的顶部，所述搅拌棒竖直固设在所述螺杆的下端，所述搅拌棒上间隔设置多个搅拌针，所述搅拌针为三棱锥体或四棱椎体，多个搅拌叶环绕所述搅拌棒间隔设置，所述搅拌叶包括第一搅拌部和第二搅拌部，所述第一搅拌部包括一端均固设在所述搅拌棒上的一对第一弧形筋、连接一对第一弧形筋的另一端的连接筋，所述第二搅拌部包括相对设置的一对第二弧形筋，一对第二弧形筋的一端均固设在所述搅拌棒上、另一端通过竖直筋与所述连接筋连接，其中，一对第一弧形筋和一对第二弧形筋上均设有多个搅拌环，所述搅拌环由条形片螺旋环绕而成；
驱动机构，其包括设置在所述壳体顶部的定位罩、一端固设在所述定位罩内部顶壁的弹簧、与弹簧的另一端固接的电机，所述电机的输出轴竖直向下并与所述螺杆的顶部连接。
优选的是，所述过滤网的网孔径不大于1mm。
优选的是，所述搅拌棒的下端为锥形结构。
优选的是，所述壳体的侧壁设有检修窗口，所述检修窗口上设有开闭门，所述壳体内设有一对定位轨道，一对定位轨道分别位于所述壳体的相对两侧壁上，一对定位轨道相互平行，其一端均所述壳体的顶部固接、另一端均所述开闭门接触，一对定位轨道内均设有橡胶层，所述阻隔网为矩形网，其滑动***一对定位轨道内。
优选的是，所述壳体通过一对支架支撑，所述支架包括与所述壳体的外壁固接的固定块和竖直设置在固定块下方的支撑杆。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明在高性能活性炭净化滤芯的制备过程中采用具有立体搅拌机构的混合装置对原料进行混合，当原料加入混合装置后，先对混合装置进行抽真空处理，使混合过程在抽真空的环境下进行，并且混合时，通过电机带动螺杆促使搅拌叶上下运动的同时旋转运动，第一搅拌部位于第二搅拌部的***，旋转时与搅拌棒一起形成立体的搅拌，全方位对原料进行混合，混合均匀，防止原料间形成分层现象，造成滤芯难以成型，避免原料在后续挤出过程中卡在成型套中。
本发明在混合后进行预加热，使得超高分子粘结剂更好的形成粘流态，能较好的将活性炭颗粒粘结起来，同时不堵塞活性炭自身孔隙，防止粘结剂因受热不均匀而冷却，粘结性下降，造成原料无法粘结，致使滤芯难以成型。本发明中加入蛭石和沸石分子筛增强了滤芯的孔隙度和净化能力。
通过本发明的混合装置混合后根据本发明的方法制备的滤芯的孔隙率高于60％，过滤效率在98.5％以上，除菌率达到99.1％。相比于现有的烧结法制备的滤芯的孔隙率(40-60％)，过滤效率(80-90％)，本发明具有明显的提高。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明中所述混合装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明中实施例1-3的步骤一中混合搅拌都在混合装置中进行，如图1所示，所述混合装置包括：
壳体1，其顶部设有进料口11和排气孔12、底部设有出料口13，所述进料口11上设置密封塞14，所述密封塞14通过调节组件与所述壳体1连接，所述调节组件包括水平设置在所述壳体1外壁上的固定板140、竖直设置在所述固定板140上的伸缩杆142、一端可旋转的设置在所述伸缩杆142顶部的水平杆144、与所述水平杆144的另一端固接的竖直杆146，所述密封塞14固设在所述竖直杆146的下端；所述出料口13处由上至下设有过滤网130和阀门132；所述排气孔12内设置排气管120，所述排气管120的一端伸入所述壳体1内、另一端与抽真空泵122连通，所述壳体1内设置倾斜阻隔网124，所述阻隔网124位于所述排气管120的正下方；
搅拌机构，其包括螺母21、螺杆22、搅拌棒23、多个搅拌叶，所述螺母21固设在所述壳体1的顶部，所述螺杆22穿过所述螺母21并竖直贯穿所述壳体1的顶部，所述搅拌棒23竖直固设在所述螺杆22的下端，所述搅拌棒23上间隔设置多个搅拌针230，所述搅拌针230为三棱锥体或四棱椎体，多个搅拌叶环绕所述搅拌棒23间隔设置，所述搅拌叶包括第一搅拌部和第二搅拌部，所述第一搅拌部包括一端均固设在所述搅拌棒23上的一对第一弧形筋241、连接一对第一弧形筋241的另一端的连接筋242，所述第二搅拌部包括相对设置的一对第二弧形筋243，一对第二弧形筋243的一端均固设在所述搅拌棒23上、另一端通过竖直筋244与所述连接筋242连接，其中，一对第一弧形筋241和一对第二弧形筋243上均设有多个搅拌环245，所述搅拌环245由条形片螺旋环绕而成；
驱动机构，其包括设置在所述壳体1顶部的定位罩31、一端固设在所述定位罩31内部顶壁的弹簧32、与弹簧32的另一端固接的电机33，所述电机33的输出轴竖直向下并与所述螺杆22的顶部连接。
其中，
所述过滤网130的网孔径不大于1mm。
所述搅拌棒23的下端为锥形结构。
所述壳体1的侧壁设有检修窗口，所述检修窗口上设有开闭门，所述壳体1内设有一对定位轨道，一对定位轨道分别位于所述壳体1的相对两侧壁上，一对定位轨道相互平行，其一端均所述壳体1的顶部固接、另一端均与所述开闭门接触，一对定位轨道内均设有橡胶层，所述阻隔网124为矩形网，其滑动***一对定位轨道内。
所述壳体1通过一对支架支撑，所述支架包括与所述壳体1的外壁固接的固定块和竖直设置在固定块下方的支撑杆。
使用时，将原料通过进料口加入壳体内，盖上密封塞，通过抽真空泵对壳体内进行抽真空处理，阻隔网可以防止因抽真空泵的吸力而将粉末状的原料吸入，而造成排气管堵塞。抽真空处理结束后，打开电机促使螺杆上下运动并旋转运动，带动搅拌棒及搅拌叶同时上下并旋转运动，将壳体内的原料进行混合，混合结束后，打开出料口处的阀门，混合的物料经过滤网过滤后从出料口流出。
<实施例1>
本发明提供了一种高性能活性炭净化滤芯，包括以下原料：椰壳活性炭70重量份、超高分子粘结剂10重量份、蛭石5重量份、沸石分子筛10重量份。
本发明还提供一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250目后，依次经混合搅拌1h、预加热至45℃，得到混合粉料；
步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到高性能活性炭净化滤芯。
其中，所述超高分子粘结剂的分子量为150万。
裁切时送入裁切机中，裁切成设定的长度，裁切好高性能活性炭净化滤芯经过自动检测进行长度和气密性检测，最终获得合格的滤芯。
混合搅拌时在混合装置中进行。
本实施例得到的滤芯的孔隙率为62.8％，过滤效率在98.5％以上，除菌率可达99.1％。
<实施例2>
本发明提供了一种高性能活性炭净化滤芯，包括以下原料：椰壳活性炭70重量份、超高分子粘结剂10重量份、蛭石5重量份、沸石分子筛10重量份。
本发明还提供一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250目后，依次经混合搅拌1h、预加热至45℃，得到混合粉料；
步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到高性能活性炭净化滤芯。
其中，所述超高分子粘结剂的分子量为300万。
裁切时送入裁切机中，裁切成设定的长度，裁切好高性能活性炭净化滤芯经过自动检测进行长度和气密性检测，最终获得合格的滤芯。
混合搅拌时在混合装置中进行。
本实施例获得的滤芯的孔隙率为72.8％，过滤效率在98.5％以上，除菌率可达99.1％。
<实施例3>
本发明提供了一种高性能活性炭净化滤芯，包括以下原料：椰壳活性炭70重量份、超高分子粘结剂10重量份、蛭石5重量份、沸石分子筛10重量份。
本发明还提供一种高性能活性炭净化滤芯及其制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250目后，依次经混合搅拌1h、预加热至45℃，得到混合粉料；
步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到高性能活性炭净化滤芯。
其中，所述超高分子粘结剂的分子量为400万。
裁切时送入裁切机中，裁切成设定的长度，裁切好高性能活性炭净化滤芯经过自动检测进行长度和气密性检测，最终获得合格的滤芯。
混合搅拌时在混合装置中进行。
本实施例获得的滤芯的孔隙率为64.8％，过滤效率在98.5％以上，除菌率可达99.1％。
发明在高性能活性炭净化滤芯的制备过程中采用具有立体搅拌机构的混合装置对原料进行混合，当原料加入混合装置后，先对混合装置进行抽真空处理，使混合过程在抽真空的环境下进行，并且混合时，通过电机33带动螺杆22促使搅拌叶上下运动的同时旋转运动，第一搅拌部位于第二搅拌部的***，旋转时与搅拌棒23一起形成立体的搅拌，全方位对原料进行混合，混合均匀，防止原料间形成分层现象，造成滤芯难以成型，避免原料在后续挤出过程中卡在成型套中。在混合后进行预加热，使得超高分子粘结剂更好的形成粘流态，能较好的将活性炭颗粒粘结起来，同时不堵塞活性炭自身孔隙，最终根据本发明的方法制备的滤芯的孔隙率高于60％，过滤效率在98.5％以上，除菌率达到99.1％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (8)

1.高性能活性炭净化滤芯，其特征在于，包括以下原料：椰壳活性炭70～80重量份、超高分子粘结剂10～15重量份、蛭石5～20重量份、沸石分子筛10～15重量份。
2.如权利要求1所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将上述重量份的椰壳活性炭、超高分子粘结剂、蛭石、沸石分子筛分别研磨、过筛至250～400目后，依次经混合搅拌1～2h、预加热至45～55℃，得到混合粉料；
步骤二、混合粉料经挤出成型后冷却至室温，然后经裁切后，得到高性能活性炭净化滤芯。
3.如权利要求2所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，所述超高分子粘结剂的分子量为150万～600万。
4.如权利要求2所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，步骤一中混合搅拌在混合装置中进行，所述混合装置包括：
壳体，其顶部设有进料口和排气孔、底部设有出料口，所述进料口上设置密封塞，所述密封塞通过调节组件与所述壳体连接，所述调节组件包括水平设置在所述壳体外壁上的固定板、竖直设置在所述固定板上的伸缩杆、一端可旋转的设置在所述伸缩杆顶部的水平杆、与所述水平杆的另一端固接的竖直杆，所述密封塞固设在所述竖直杆的下端；所述出料口处由上至下设有过滤网和阀门；所述排气孔内设置排气管，所述排气管的一端伸入所述壳体内、另一端与抽真空泵连通，所述壳体内设置倾斜阻隔网，所述阻隔网位于所述排气管的正下方；
搅拌机构，其包括螺母、螺杆、搅拌棒、多个搅拌叶，所述螺母固设在所述壳体的顶部，所述螺杆穿过所述螺母并竖直贯穿所述壳体的顶部，所述搅拌棒竖直固设在所述螺杆的下端，所述搅拌棒上间隔设置多个搅拌针，所述搅拌针为三棱锥体或四棱椎体，多个搅拌叶环绕所述搅拌棒间隔设置，所述搅拌叶包括第一搅拌部和第二搅拌部，所述第一搅拌部包括一端均固设在所述搅拌棒上的一对第一弧形筋、连接一对第一弧形筋的另一端的连接筋，所述第二搅拌部包括相对设置的一对第二弧形筋，一对第二弧形筋的一端均固设在所述搅拌棒上、另一端通过竖直筋与所述连接筋连接，其中，一对第一弧形筋和一对第二弧形筋上均设有多个搅拌环，所述搅拌环由条形片螺旋环绕而成；
驱动机构，其包括设置在所述壳体顶部的定位罩、一端固设在所述定位罩内部顶壁的弹簧、与弹簧的另一端固接的电机，所述电机的输出轴竖直向下并与所述螺杆的顶部连接。
5.如权利要求4所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，步骤一中的混合装置中所述过滤网的网孔径不大于1mm。
6.如权利要求4所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，步骤一中的混合装置中所述搅拌棒的下端为锥形结构。
7.如权利要求4所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，步骤一中的混合装置中所述壳体的侧壁设有检修窗口，所述检修窗口上设有开闭门，所述壳体内设有一对定位轨道，一对定位轨道分别位于所述壳体的相对两侧壁上，一对定位轨道相互平行，其一端均所述壳体的顶部固接、另一端均所述开闭门接触，一对定位轨道内均设有橡胶层，所述阻隔网为矩形网，其滑动***一对定位轨道内。
8.如权利要求4所述的高性能活性炭净化滤芯的制备方法，其特征在于，步骤一中的混合装置中所述壳体提供一对支架支撑，所述支架包括与所述壳体的外壁固接的固定块和竖直设置在固定块下方的支撑杆。
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