本发明专利技术涉及一种固定吸附床。具体技术方案是吸附床由超微细吸附材料颗粒和通透固定支持物组成，吸附材料的颗粒尺寸在0.1-100μm之间，通透固定支持物使用惰性纤维材料毛毡状穿插堆积物、气凝胶或开孔泡沫，吸附材料颗粒被容纳固定或嵌布夹持在所述的多孔材料中。这种吸附床的优点是兼具有微粒吸附床的高吸附解吸附效率和粗颗粒吸附床的高通透性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用固体吸附材料处理液体的分离装置，进一步涉及一种应用这种分离装置的工业设备。
技术介绍
用固体吸附材料处理液体以分离或除去其中某些化学成分的方法是化工、环保、医药等行业的常用分离方法。通常固体吸附材料的颗粒粒度是影响吸附解吸附效率的一个关键因素。粒度越小，吸附材料表面积越大，吸附解吸附效率越高。尤其是利用吸附材料的纳米通道的吸附作用为主要吸附方式的吸附材料，如沸石和坡缕石，其吸附和解吸附过程涉及吸附质离子或分子在吸附材料颗粒表面和纳米通道内部之间转移的传质过程，这个过程通常成为整个吸附解吸附作用过程的控制过程。就是说，这个传质过程的效率决定了整个吸附解吸附过程的效率。因为这个原因，从有利于传质的角度，在一定限度内，吸附材料颗粒粒度越细，吸附解吸附的效率越高。但是，在具体应用中，通常要用到吸附床。常用的吸附床包括固定床、膨胀床和流化床。固定吸附床因其结构简单吸附彻底通常会被优先考虑。吸附材料颗粒自然堆积的固定吸附床与清洁的颗粒过滤床结构非常相似，故可以借用过滤床床层水头损失计算公式卡曼-康采尼(Carman-Kozony)公式来说明吸附床的相关数据对水头损失的影响。卡曼-康采尼(Carman-Kozony)公式：H。＝(k/g)·y·((1-e)2/e3)·L·v·(6/q·d)2其中Ho-水头损失，k-通过试验所得无因次系数，g-重力加速度，y-水的运动勃度，e-滤料堆积孔隙率，L-滤层高度，v-滤过速度，q-滤料颗粒球形度系数，d-与滤料颗粒体积相同的球体直径。水头损失与滤料颗粒直径的平方成反比，与滤料堆积的孔隙率呈复杂函数关系，但孔隙率增加对应水头损失的急剧减小。参见附图1。极细的吸附材料颗粒10的密集堆积会造成吸附床的通透性显著下降，尤其是在液体介质通过量大流速高的应用中，可能会造该技术不具备可应用性。极细的吸附材料颗粒也可能会混入分离物料，造成污染。目前固定床吸附材料的颗粒尺寸处理液相物料时一般在1-2mm，处理气相物料时一般在3-5mm。膨胀吸附床和流化吸附床也面临同样问题，其吸附材料的颗粒尺寸一般在0.5-2mm。采用吸附槽可以使用更细的吸附材料颗粒，在0.05-2mm，但操作繁琐，而且有吸附不彻底的缺点，不具备高效率的应用特性。在现有的固定吸附床应用中有的牺牲了效率，采用较大的吸附材料颗粒尺寸。或者将极细的吸附材料颗粒用粘结剂粘成较大的团粒，这在很大程度上牺牲了细颗粒的高效率特性，有违使用细颗粒的初衷。本专利技术公开了一种解决放案，很好地解决了这对矛盾。
技术实现思路
一种超微细颗粒固定通透吸附床，由附材料微粒和通透固定支持物组成，吸附材料微粒的颗粒尺寸显著小于目前吸附材料在固定吸附床中常规使用的颗粒尺寸。通透固定支持物是具有不规则间隙的惰性多孔材料，吸附材料颗粒被容纳固定或嵌布夹持在所述的多孔材料中。吸附材料微粒尺寸可以在0.05-500μm之间，通常在0.1-100μm之间，最佳尺寸在0.5-10μm之间。通透固定支持物以是可以形成容纳和固定吸附材料颗粒的不规则间隙的惰性纤维材料，如类似玻璃纤维、陶瓷纤维或合成纤维，穿插堆积而成的毛毡状多孔材料，也可以是能够形成立体网状通透结构，令吸附材料微粒被嵌布夹持其中的惰性多孔固体材料如气凝胶或开孔泡沫。通透固定支持物使得吸附材料颗粒之间的空隙显著大于吸附材料颗粒自然堆积时形成的间隙，以至于颗粒的大小对吸附床的通透性没有显著的影响。参见附图2-3。使用气凝胶作为通透固定支持物时，称为超微细颗粒气凝胶吸附床，可以在气凝胶中间体液态胶体21凝结成型前将吸附材料微粒混10入，在液态胶体凝结并脱去液体介质的过程中形成夹带吸附材料微粒的通透固体。气凝胶22的空隙尺寸一般在纳米级，即从数纳米到数十纳米，但空隙率远大于纳米通道吸附材料。如果使用二氧化硅气凝胶作为通透固定支持物时还有一个附加的优点，这种气凝胶耐氧化气氛高温加热。这种吸附床可以使用灼热空灼烧的方法再生活化。使用开孔泡沫作为通透固定支持物时，称为超微细颗粒泡沫吸附床。在泡沫材料发泡前将吸附材料微粒均匀混入，开孔泡沫形成后吸附材料微粒嵌布在泡沫孔洞的薄壁上。形成开孔泡沫的材料在液体状态时对于吸附材料颗粒应具有适当的湿润性，具体来说其接触角在80-100°为宜，在90°最理想。接触角太小，形成的凝聚物容易覆盖太多的吸附材料颗粒表面，造成吸附床的吸附面积减小。接触角太大，则影响吸附材料颗粒与泡沫材料液体中间体混合时的均匀性，造成吸附床的吸附材料颗粒分布不均，也会造成吸附床的有效吸附面积的减小。为了保证泡沫的有足够大的表面积，吸附材料有足够大的曝露表面积，泡沫材料的开孔孔径应该在毫米以下，泡沫壁厚不大于吸附材料颗粒直径的1/3。开孔泡沫的具体材质可以是聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯或其混合物，制造方法可以用现有的铸造法或爆破法。参见附图4。使用惰性纤维23作为通透固定支持物时，称为超微细颗粒纤维吸附床。纤维的粗细、长度和柔韧性应该与吸附材料颗粒粒度相匹配。具体来说纤维直径应在吸附材料颗粒的1/2到1/10，偏硬的纤维可以细一些，偏软的纤维粗一点为宜。柔韧度的具体要求是纤维易于制成孔隙与吸附材料颗粒相匹配的针刺毡或水刺毡。超微细颗粒纤维吸附床的制造工艺可采用与针刺毡或水刺毡相似的生产工艺。制造工艺的区别点是在纤维原料成网过程中混入吸附材料颗粒，针刺或水刺过程中吸附材料颗粒与纤维材料形成稳定的通透立体结构。制造时用与针刺毡或水刺毡相似的工艺过程，逐层加厚形成毛毡状的固定吸附床型材。型材具体形状可以在制造时逐层在模具内成型，也可以先制成厚板材，后切割成型。以上型材可以在吸附罐罐体内叠加形成最终的工业应用吸附床。纤维材料在超微细颗粒纤维吸附床中所起的主要作用是通过其支撑作用阻止吸附材料颗粒相互充填形成密实的板层，通过其限制作用阻止吸附材料颗粒随水流移动，对纤维材料的柔韧抗拉耐折要求不高。因此选择硬度较高的纤维如玻璃纤、陶瓷纤维比较有利。玻璃纤、陶瓷纤维的超微细颗粒吸附床可以耐高温加热，可以使用灼热空气灼烧方法再生活化吸附床。超微细颗粒固定通透吸附床的吸附作用主要来自超微细吸附材料微粒，因此吸附材料微粒的吸附特性决定了吸附床的吸附特性。利用不同的吸附材料微粒可以分别达到去除或分离某种或某些物质的目的。以上超微细颗粒固定通透吸附床可以用来对污水进行深度净化处理，也可以用来分离液体中含有以离子或分子状态存在的不同物质。改变一些参数，如进一步增大空隙率，还可以用来除去或分离气体中含有的不通物质，如用改性沸石吸附污染空气中的氨、硫化氢、甲醛、硫醇等刺激、恶臭或有毒物质。下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：附图说明图1.吸附材料颗粒自然堆积状态示意图图2.吸附材料颗粒悬浮在气凝胶凝结前的液态胶体中的示意图图3.吸附材料颗粒嵌布在气凝胶空间网状结构中的示意图图4.吸附材料颗粒填充在惰性纤维穿插形成的空间网状结构中的示意图图5.由多层固定吸附床型材纵向填充而成的超微细颗粒纤维吸附床吸附罐剖面示意图图6.由多个空心固定吸附床型材组件叠加形成的超微细颗粒气凝胶吸附床空心吸附罐剖面示意图图7.空心超微细颗粒气凝胶吸附床型材组件立体剖开示意图具体实施实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种固定吸附床，其特征是由吸附材料微粒和通透固定支持物组成，所述的吸附材料微粒的颗粒尺寸显著小于目前吸附材料在固定吸附床中常规采用的颗粒尺寸，所述的通透固定支持物是具有不规则间隙的惰性多孔材料，吸附材料颗粒被容纳固定或嵌布夹持在所述的多孔材料中。
【技术特征摘要】
1.一种固定吸附床，其特征是由吸附材料微粒和通透固定支持物组成，所述的吸附材料微粒的颗粒尺寸显著小于目前吸附材料在固定吸附床中常规采用的颗粒尺寸，所述的通透固定支持物是具有不规则间隙的惰性多孔材料，吸附材料颗粒被容纳固定或嵌布夹持在所述的多孔材料中。2.如权利要求1所述的固定吸附床，其特征是所述的吸附材料微粒的颗粒尺寸在0.1-100μm之间。3.如权利要求2所述的固定吸附床，其特征是所述的吸附材料为沸石或坡缕石，吸附材料微粒的颗粒尺寸在0.5-10μm之间。4.如权利要求1所述的固定吸附床，其特征是所述的通透固定支持物是能够形成容纳和固定吸附材料颗粒的不规则间隙的由惰性纤维穿插堆积而成的毛毡状多孔材料。5.如权利要求4所述的固定吸附床，其特征是所述的惰性纤维是陶瓷纤维或玻璃纤维。6.如权利要求1所述的固定吸附床，其特征是所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张传忠，刘宏亮，
申请(专利权)人：张传忠，
类型：发明
国别省市：上海;31
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