一步法制备颗粒微生物炭载-多金属材料的工艺及设备

1.本发明涉及颗粒微生物炭制备技术领域，特别涉及一步法制备颗粒微生物炭载-多金属材料的工艺及设备。


背景技术：

2.颗粒微生物炭是由含炭为主的物质作为原料经炭化、活化制备的一种吸附剂，其主要特点是：微孔结构发达，比表面积大，丰富的表面化学基团，吸附容量大，较强的选择性吸附能力，优异的再生性能，被广泛的应用于高浓度有机废水处理和空气净化处理领域。
3.传统的颗粒微生物炭制备工艺方法，加工制备而成的颗粒微生物炭纯度往往较低，但却损耗原材料较大，同时传统制备工艺制作出来的颗粒微生物炭在进行使用时，容易出现净化反应不够彻底的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一步法制备颗粒微生物炭载-多金属材料的工艺及设备，能够使微生物菌渣充分反应，生成高纯度颗粒微生物炭，降低原材料损耗作用。
5.本发明提供了一步法制备颗粒微生物炭载-多金属材料的工艺及设备，具体包括：01，将多元金属离子加入预处理罐，再往预处理罐1中加入微生物菌渣，启动预处理罐，在常温常压下搅拌0.5-4h，使预处理罐内微生物菌渣能够与多元金属离子混合在一起；
6.02，利用离心、膜分离或压滤进行固液分离，去除菌渣中多余的水分，获得脱水的吸附了多元金属离子的菌渣；
7.03，将脱水的多元金属离子的菌渣再次加入预处理罐内，并向预处理罐内添加焦油等粘结剂，增大菌渣粘性和可燃性，投入制粒设备内进行制粒；
8.04，将颗粒状菌渣及活化剂加入热解炉隔绝空气进行热解，微生物菌渣在高温条件下活化碳化；
9.05，多元金属离子形成单质及氧化物并负载于微生物炭表面，可以用于臭氧催化、电催化。
10.可选地，所述多元金属离子为过渡族金属离子、稀土金属、贵金属，多元金属离子按一定配比配制成。
11.可选地，所述加入热解炉内的微生物菌渣颗粒含水量不能高于5％。
12.可选地，预处理罐；所述预处理罐由下罐体和上罐体构成，且预处理罐顶部安装有电机，电机与主动轴相连；所述主动轴位于预处理罐内部，且搅拌内杆与主动轴相连；所述预处理罐内部连接有齿圈，且齿圈位于主动轴外围，搅拌外架与齿圈相连，并且搅拌外架围绕于搅拌内杆外围。
13.可选地，所述主动轴转动连接于预处理罐内部，且主动轴底端与搅拌内杆插合连接，搅拌内杆上设有三组搅拌叶a，并且搅拌叶a呈倾斜状。
14.可选地，所述齿圈顶端转动连接于上罐体内，齿圈底部与搅拌外架顶部插合连接，
搅拌外架位于下罐体内，搅拌外架底部呈环绕状设有搅拌叶b，搅拌叶b呈倾斜状。
15.可选地，所述上罐体内侧转动连接有三个行星齿轮，主动轴顶部设有太阳齿轮，太阳齿轮分别与三个行星齿轮内端相啮合，齿圈分别与三个行星齿轮外端相啮合。
16.可选地，所述主动轴底部开设有两个卡孔a，搅拌内杆顶部设有两个卡钩a，卡钩a卡接于卡孔a内，齿圈底部开设有三组卡孔b，搅拌外架顶部设有三组卡钩b，卡钩b卡接于卡孔b内。
17.可选地，所述主动轴底端外侧滑动套装有弹力限位筒，弹力限位筒底部两侧分别与两个卡钩a内侧相贴，齿圈底端外侧滑动套装有三个弹力限位筒，弹力限位筒底部两侧分别与两个卡钩b内侧相贴。
18.可选地，所述下罐体内侧呈环绕状安装有喷管，喷管与阀体相连，阀体位于下罐体外侧，阀体与供水管路相连通，喷管上环绕状设有十六个喷头，十六个喷头分别呈倾斜状朝向上下两端。
19.有益效果
20.本发明采用将多元金属离子与微生物菌渣混合，经固液分离形成吸附了多元金属离子的脱水菌渣，添加焦油等粘结剂制成菌渣颗粒，经热解后活化碳化，多元金属离子形成单质及氧化物并负载于微生物炭表面，可以用于臭氧催化、电催化，使微生物菌渣能够充分反应，生成高纯度颗粒微生物炭，降低原材料损耗。
21.本发明中搅拌叶a倾斜状设置，通过主动轴带动搅拌内杆同步转动，搅拌叶a对菌渣进行搅拌作业，使位于底层的菌渣受搅拌叶a影响移动至顶部，菌渣能够在预处理罐自行而上流通，提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果。
22.本发明中搅拌叶b倾斜状设置，通过齿圈带动搅拌外架同步转动，搅拌叶b对菌渣进行搅拌作业，使位于外围的菌渣受搅拌叶b影响移动至中心部位，菌渣能够在预处理罐自外而内流通，起到对菌渣双重搅拌，进一步提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果。
23.本发明中太阳齿轮和行星齿轮的设置，当电机带动主动轴转动时，太阳齿轮通过行星齿轮带动齿圈反向转动，使搅拌内杆与搅拌外架呈相反方向同步运转。
24.本发明中通过卡合连接的方式，将主动轴与搅拌内杆连接在一起，并将齿圈与搅拌外架连接在一起，使搅拌内杆与搅拌外架拆装更加简便，便于后期维护操作。
25.本发明中弹力限位筒的设置，当主动轴与搅拌内杆之间卡合连接完毕后，弹力限位筒受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒分别与两个卡钩a内侧相贴，通过弹力限位筒对卡钩a内侧进行支撑，防止卡钩a向内弯曲，保障主动轴与搅拌内杆之间连接的牢固性，当齿圈与搅拌外架之间卡合连接完毕后，弹力限位筒受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒分别与两个卡钩b内侧相贴，通过弹力限位筒对卡钩b内侧进行支撑，防止卡钩b向内弯曲，保障齿圈与搅拌外架之间连接的牢固性。
26.本发明中喷管的设置，待预处理罐内部微生物菌渣排净后，将阀体开启，通过喷管上的喷头分别对预处理罐内壁、搅拌内杆和搅拌外架进行冲洗清洁，去除残留的菌渣残渣，保障预处理罐洁净性，使预处理罐内部清洁更加便捷。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地
介绍。
28.下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
29.在附图中：
30.图1示出了根据本发明的实施例的轴侧结构示意图；
31.图2示出了根据本发明的实施例的预处理罐拆分结构示意图；
32.图3示出了根据本发明的实施例的预处理罐剖视结构示意图；
33.图4示出了根据本发明的实施例的上罐体底轴侧结构示意图；
34.图5示出了根据本发明的实施例的主动轴与搅拌内杆连接结构示意图；
35.图6示出了根据本发明的实施例的主动轴与搅拌内杆拆分结构示意图；
36.图7示出了根据本发明的实施例的齿圈与搅拌外架连接结构示意图；
37.图8示出了根据本发明的实施例的齿圈与搅拌外架拆分结构示意图；
38.图9示出了根据本发明的实施例的主动轴与搅拌内杆连接部位剖视结构示意图。
39.图10示出了根据本发明的制备工艺流程步骤图。
40.附图标记列表
41.1、预处理罐；101、下罐体；102、上罐体；2、电机；3、主动轴；301、太阳齿轮；302、卡孔a；4、搅拌内杆；401、搅拌叶a；402、卡钩a；5、行星齿轮；6、齿圈；601、卡孔b；7、搅拌外架；701、搅拌叶b；702、卡钩b；8、弹力限位筒；9、喷管；901、喷头；10、阀体。
具体实施方式
42.为了使得本发明的技术方案的目的、方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明的具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。除非另有说明，否则本文所使用的术语具有本领域通常的含义。附图中相同的附图标记代表相同的部件。
43.实施例：请参考图1至图10：
44.本发明提出了一步法制备颗粒微生物炭载-多金属材料的工艺及设备，包括：首先，将多元金属离子加入预处理罐1，再往预处理罐1中加入微生物菌渣，启动预处理罐1，在常温常压下搅拌0.5-4h，使预处理罐1内微生物菌渣能够与多元金属离子混合在一起；
45.然后，利用离心、膜分离或压滤进行固液分离，去除菌渣中多余的水分，获得吸附了多元金属离子的脱水菌渣；
46.再有，将脱水的多元金属离子的菌渣再次加入预处理罐1内，并向预处理罐1内添加焦油等粘结剂，增大菌渣粘性和可燃性，投入制粒设备内进行制粒；
47.还有，将颗粒状菌渣及活化剂加入热解炉隔绝空气进行热解，微生物菌渣在高温条件下活化碳化；
48.最后，多元金属离子形成单质及氧化物并负载于微生物炭表面，可以用于臭氧催化、电催化。
49.此外，根据本发明的实施例，多元金属离子为过渡族金属离子、稀土金属、贵金属，多元金属离子按一定配比配制成，使菌渣能够同时吸附过渡族金属离子、稀土金属、贵金属，多元金属离子。
50.此外，根据本发明的实施例，加入热解炉内的微生物菌渣颗粒含水量不能高于5％，降低微生物菌渣颗粒水分含量，提高微生物菌渣颗粒热解碳化效果。
51.此外，根据本发明的实施例，预处理罐1；所述预处理罐1由下罐体101和上罐体102构成，且预处理罐1顶部安装有电机2，电机2与主动轴3相连；所述主动轴3位于预处理罐1内部，且搅拌内杆4与主动轴3相连；所述预处理罐1内部连接有齿圈6，且齿圈6位于主动轴3外围，搅拌外架7与齿圈6相连，并且搅拌外架7围绕于搅拌内杆4外围。
52.此外，根据本发明的实施例，如附图3所示，主动轴3转动连接于预处理罐1内部，且主动轴3底端与搅拌内杆4插合连接，搅拌内杆4上设有三组搅拌叶a401，并且搅拌叶a401呈倾斜状；
53.采用上述技术方案，通过主动轴3带动搅拌内杆4同步转动，搅拌叶a401对菌渣进行搅拌作业，使位于底层的菌渣受搅拌叶a401影响移动至顶部，菌渣能够在预处理罐1自行而上流通，提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果。
54.此外，根据本发明的实施例，如附图3所示，齿圈6顶端转动连接于上罐体102内，齿圈6底部与搅拌外架7顶部插合连接，搅拌外架7位于下罐体101内，搅拌外架7底部呈环绕状设有搅拌叶b701，搅拌叶b701呈倾斜状；
55.采用上述技术方案，通过齿圈6带动搅拌外架7同步转动，搅拌叶b701对菌渣进行搅拌作业，使位于外围的菌渣受搅拌叶b701影响移动至中心部位，菌渣能够在预处理罐1自外而内流通，起到对菌渣双重搅拌，进一步提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果。
56.此外，根据本发明的实施例，如附图4所示，上罐体102内侧转动连接有三个行星齿轮5，主动轴3顶部设有太阳齿轮301，太阳齿轮301分别与三个行星齿轮5内端相啮合，齿圈6分别与三个行星齿轮5外端相啮合；
57.采用上述技术方案，当电机2带动主动轴3转动时，太阳齿轮301通过行星齿轮5带动齿圈6反向转动，使搅拌内杆4与搅拌外架7呈相反方向同步运转。
58.此外，根据本发明的实施例，如附图6和图8所示，主动轴3底部开设有两个卡孔a302，搅拌内杆4顶部设有两个卡钩a402，卡钩a402卡接于卡孔a302内，齿圈6底部开设有三组卡孔b601，搅拌外架7顶部设有三组卡钩b702，卡钩b702卡接于卡孔b601内；
59.采用上述技术方案，通过卡合连接的方式，将主动轴3与搅拌内杆4连接在一起，并将齿圈6与搅拌外架7连接在一起，使搅拌内杆4与搅拌外架7拆装更加简便，便于后期维护操作。
60.此外，根据本发明的实施例，主动轴3底端外侧滑动套装有弹力限位筒8，弹力限位筒8底部两侧分别与两个卡钩a402内侧相贴，齿圈6底端外侧滑动套装有三个弹力限位筒8，弹力限位筒8底部两侧分别与两个卡钩b702内侧相贴；
61.采用上述技术方案，当主动轴3与搅拌内杆4之间卡合连接完毕后，弹力限位筒8受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒8分别与两个卡钩a402内侧相贴，通过弹力限位筒8对卡钩a402内侧进行支撑，防止卡钩a402向内弯曲，保障主动轴3与搅拌内杆4之间连接的牢固性，当齿圈6与搅拌外架7之间卡合连接完毕后，弹力限位筒8受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒8分别与两个卡钩b702内侧相贴，通过弹力限位筒8对卡钩b702内侧进行支撑，防止卡钩b702向内弯曲，保障齿圈6与搅拌外架7之间连接的牢固性。
62.此外，根据本发明的实施例，如附图2和图3所示，，下罐体101内侧呈环绕状安装有喷管9，喷管9与阀体10相连，阀体10位于下罐体101外侧，阀体10与供水管路相连通，喷管9上环绕状设有十六个喷头901，十六个喷头901分别呈倾斜状朝向上下两端；
63.采用上述技术方案，待预处理罐1内部微生物菌渣排净后，将阀体10开启，通过喷管9上的喷头901分别对预处理罐1内壁、搅拌内杆4和搅拌外架7进行冲洗清洁，去除残留的菌渣残渣，保障预处理罐1洁净性，使预处理罐1内部清洁更加便捷。
64.本实施例的具体使用方式与作用：本发明将多元金属离子加入预处理罐1，再往预处理罐1中加入微生物菌渣，启动预处理罐1，在常温常压下搅拌0.5-4小时，使预处理罐1内微生物菌渣能够与多元金属离子混合在一起；利用离心、膜分离或压滤进行固液分离，去除菌渣中多余的水分，获得脱水的吸附了多元金属离子的菌渣；将脱水的多元金属离子的菌渣再次加入预处理罐1内，并向预处理罐1内添加焦油等粘结剂，增大菌渣粘性和可燃性，投入制粒设备内进行制粒；将颗粒状菌渣及活化剂加入热解炉隔绝空气进行热解，微生物菌渣在高温条件下活化碳化；多元金属离子形成单质及氧化物并负载于微生物炭表面，可以用于臭氧催化、电催化；在预处理罐1在使用过程中，开启电机2，主动轴3带动搅拌内杆4同步转动，搅拌叶a401对菌渣进行搅拌作业，使位于底层的菌渣受搅拌叶a401影响移动至顶部，菌渣能够在预处理罐1自行而上流通，在原有的基础上大幅度提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果；电机2带动主动轴3转动的同时，太阳齿轮301通过行星齿轮5带动齿圈6反向转动，齿圈6带动搅拌外架7同步转动，搅拌叶b701对菌渣进行搅拌作业，使位于外围的菌渣受搅拌叶b701影响移动至中心部位，菌渣能够在预处理罐1自外而内流通，起到对菌渣双重搅拌，进一步提升菌渣与多元金属离子之间混合吸附效果，大幅度提升菌渣与多元金属离子之间混合效率；通过卡合连接的方式，将主动轴3与搅拌内杆4连接在一起，并将齿圈6与搅拌外架7连接在一起，使搅拌内杆4与搅拌外架7拆装更加简便，便于后期对搅拌内杆4和搅拌外架7进行维护操作；当主动轴3与搅拌内杆4之间卡合连接完毕后，弹力限位筒8受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒8分别与两个卡钩a402内侧相贴，通过弹力限位筒8对卡钩a402内侧进行支撑，防止卡钩a402向内弯曲，保障主动轴3与搅拌内杆4之间连接的牢固性，当齿圈6与搅拌外架7之间卡合连接完毕后，弹力限位筒8受弹力影响向下滑动，使弹力限位筒8分别与两个卡钩b702内侧相贴，通过弹力限位筒8对卡钩b702内侧进行支撑，防止卡钩b702向内弯曲，保障齿圈6与搅拌外架7之间连接的牢固性；待预处理罐1内部微生物菌渣排净后，将阀体10开启，通过喷管9上的喷头901分别对预处理罐1内壁、搅拌内杆4和搅拌外架7进行冲洗清洁，去除残留的菌渣残渣，保障预处理罐1洁净性，使预处理罐1内部清洁更加便捷。
65.最后，需要说明的是，本发明在描述各个构件的位置及其之间的配合关系等时，通常会以一个/一对构件举例而言，然而本领域技术人员应该理解的是，这样的位置、配合关系等，同样适用于其他构件/其他成对的构件。
66.以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。