[發明專利]一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010620030.8
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111847419B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 張學楊;項瑋;戴前進;張建昆;曹澄澄
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭的裝置及方法，包括真空反應罐、擴孔劑注入器、電加熱裝置、真空泵和臭氧發生器；所述真空反應罐包括罐體和罐蓋，罐體放置在電加熱裝置上，罐蓋放置在罐體上、且通過緊固螺栓與罐體密封固定；罐蓋上設有壓力表和氣孔，壓力表用于監測罐體內的氣壓值，氣孔處裝有真空閥，真空閥通過管路與三通閥的其中一個端口連接，三通閥的另外兩個端口分別通過管路與真空泵和臭氧發生器連接，真空泵用于對罐體內抽真空，臭氧發生器用于向罐體內注入臭氧；采用本發明進行調變后能有效增大生物炭的孔隙，同時不會對環境造成二次污染，便于擴大生物炭的應用范圍。

技術領域

本發明涉及一種擴孔生物炭的裝置及方法，具體是一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭的裝置及方法。

背景技術

生物炭是在缺氧狀態下高溫熱解生物質材料而成的一種新型環保材料，生物炭表面具有豐富的孔徑結構和官能團，能夠有效地吸附多種污染物，從而達到凈化水質、改善空氣、修復受損土壤的目的。生物炭外觀形貌與木炭極為相近，但用途和性能卻有很大差別，木炭可以用來做燃料，而生物炭主要被用于環境污染治理及生態修復等方面。生物炭能對水中抗生素、重金屬等污染物具有較好的吸附效果。但是由于生物炭本身的性質限制了其應用推廣，為了進一步提高其吸附污染物性能，需要對生物炭進行改性以增強工程應用潛力。

增大生物炭孔隙結構是改性的重要內容也是提高其吸附性能的有效途徑之一。目前對生物炭孔隙調變采用的方法主要分為化學方法和物理方法，其中化學方法需要采用化學試劑與生物炭進行反應從而能較好地對生物炭的孔隙增大，但是由于化學試劑的投加可能會導致生物炭內殘留部分化學試劑，從而在使用時會對環境造成二次污染。而物理方法，是無添加劑對生物炭孔隙進行調變，這種方式能保證使用時不會對環境造成二次污染，但是其調變后對生物炭的孔隙增大效果較差；因此如何能在調變時對生物炭的孔隙增大效果較好，同時不會對環境造成二次污染，是本行業的研究方向。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭的裝置及方法，進行調變后能有效增大生物炭的孔隙，同時不會對環境造成二次污染，便于擴大生物炭的應用范圍。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭的裝置，包括真空反應罐、擴孔劑注入器、電加熱裝置、真空泵和臭氧發生器；

所述真空反應罐包括罐體和罐蓋，罐體放置在電加熱裝置上，罐蓋放置在罐體上、且通過緊固螺栓與罐體密封固定；罐蓋上設有壓力表和氣孔，壓力表用于監測罐體內的氣壓值，氣孔處裝有真空閥，真空閥通過管路與三通閥的其中一個端口連接，三通閥的另外兩個端口分別通過管路與真空泵和臭氧發生器連接，真空泵用于對罐體內抽真空，臭氧發生器用于向罐體內注入臭氧；

所述罐體內裝有石英內罐，石英內罐用于盛放待處理試樣；罐體側部開設注入孔，注入孔處裝有擴孔劑注入閥，擴孔劑注入閥通過管路與擴孔劑注入器連接。

進一步，所述三通閥與真空泵之間的管路為真空管。

進一步，所述罐體的材質為不銹鋼。

一種基于低溫冷凍快速擴孔生物炭裝置的工作方法，具體步驟為：

A、選擇一定量的生物炭作為待處理試樣放置到石英內罐中，石英內罐放置到罐體內，將罐蓋與罐體通過緊固螺栓密封固定，然后將罐體放置到電加熱裝置上，完成裝置的布設工作；

B、先設定第一氣壓值，然后關閉擴孔劑注入閥并打開真空閥，調節三通閥使真空閥與真空泵處于連通狀態；開啟電加熱裝置對罐體進行加熱，直至罐體溫度達到60～100℃時進行保持，然后開啟真空泵對罐體內進行抽真空，通過壓力表觀察罐體內的實時氣壓，當罐體內的實時氣壓值降低至第一氣壓值時，停止真空泵工作并保持該真空狀態；持續40～60min后關閉電加熱裝置，完成對待處理試樣的真空干燥過程；