用于制备挤出碳块的方法技术

本发明专利技术涉及多孔碳块和通过挤出方法连续制备所述碳块的方法。所述碳块特别适合用于水净化装置。本发明专利技术的目的是提供通过挤出方法连续制备有效、经济且除氯能力良好的碳块的方法。本发明专利技术人已经发现，通过在具有在螺杆的两个不同部分的螺棱外部直径之间的特定比率的挤出机螺杆中挤出具有两种粘合剂的特定组合的碳块，可以显著提高碳块的过滤能力和寿命。

Process for the preparation of extruded carbon blocks

The invention relates to a porous carbon block and a method for continuously preparing the carbon block by an extrusion method. The carbon block is particularly suitable for use in a water purification device. The object of the present invention is to provide a method for the continuous preparation of an effective, economical, and chlorine removal free carbon block by extrusion. The inventors have found that carbon block specific combination with two kinds of binder by certain ratio in with between two different parts of the outer diameter of the screw screw extruder screw extruder, can significantly improve the filtration capacity and life of carbon block.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备挤出碳块的方法
本专利技术涉及多孔碳块和通过挤出方法连续制备所述碳块的方法。所述碳块特别适合用于水净化装置。
技术介绍
水含有许多污染物，包括颗粒物、化学物质和微生物。为了使水适合于消费，必须通过将污染物去除到安全水平而净化水。不仅在城市地区，而且在偏远的村庄，人们越来越意识到在过滤或净化之后消费水。在在线系统不易应用的村庄中，也不断需要开发具有简单的制造方法、并且最重要的是克服重力进料系统的固有问题的有成本效益的重力进料系统，以获得良好的流速，同时提供颗粒污染物的有效去除。用于提供污染物从包含微生物如包囊和细菌的水的期望的过滤，同时在重力流动条件下始终提供期望的高流速的、由选定粒度分布的活性炭和具有选定熔体流动特性的粘合剂材料制得的碳块是已知的。碳块也可用于吸附和去除溶解的有机物、味道和气味。碳块通常通过使用活性炭和粘合剂的压制成型方法制造。压制成型方法中有一些限制，例如大量的模具需要、长制造周期，并且该方法是劳动密集的。WO2005094966A1(Unilever，2005)公开了用于重力进料过滤器的碳块过滤介质和通过压实制备所述碳块过滤介质的方法，所述碳块过滤介质具有粉末活性炭(PAC)和熔体流动速率(MFR)小于5克/10分钟的粘合剂材料，所述粉末活性炭的粒度分布使得95重量％的颗粒通过50目，且不大于13重量％通过200目。用于制备碳块过滤介质的方法包括在混合器中将粉末活性炭与粘合剂材料紧密混合，在振动压实机中压实混合物，通过施加不大于20kg/cm2的压力将混合物在具有期望形状和尺寸的模具中压实，将模具加热至选定温度，冷却模具并从模具中释放碳块。US2009/0274893A1(FiltrexHoldingsPTELtd.,2009)公开了用于连续挤出用于过滤水的管形活性炭的方法和装置。将活性炭和聚合物粘合剂的混合物通过滑槽重力进料到挤出机筒体中以促进均匀进料并防止桥接(bridging)。为了防止活性炭与聚合物粘合剂分离，通过等离子体方法使聚合物粘合剂表面带电以用弱力连接到碳上。通过感应加热来加热筒体以促进高且恒定的热源。为了被有效地加工，粘合剂被表面改性或等离子体处理以在与碳粉混合之前产生表面电荷是必须的，否则碳和粘合剂将分离，或者可能在筒体中存在桥接。使用40目(420微米)至320目(45微米)制成块。该方法需要额外的粘合剂表面改性步骤。我们现在已经发现，通过挤出成型具有两种类型的粘合剂的特定组合的碳块，可以显著提高碳块的过滤能力和寿命。还优选地看到，当碳块在具有在螺杆的两个不同部分的螺棱(flight)的外部直径之间的特定比率的挤出机螺杆中挤出时，碳块具有改善的特性。还发现，可以使用粒度在50至1400微米范围内的活性炭获得具有期望过滤能力和寿命的优选碳块。进一步发现，本方法还消除了对用于将活性炭和粘合剂的混合物从进料器移动到挤出机的筒体的额外螺旋钻螺杆的需要。本专利技术的一个目的是提供一种有效、经济且除氯能力良好的碳块。本专利技术的另一个目的是提供一种用于通过挤出方法连续制备有效、经济且除氯能力良好的碳块的方法。本专利技术的又一个目的是提供一种用于通过提供粒度在50至1400微米范围内的活性炭通过挤出方法制备碳块的方法。本专利技术的又一个目的是改良现有技术文件中的至少一些缺点。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，公开了一种在螺杆挤出机中挤出多孔碳块的方法，所述螺杆挤出机具有筒体，所述筒体具有在一端的入口和在另一端的挤出模具，所述方法包括以下步骤：(i)将活性炭与粘合剂混合以形成混合物；(ii)将所述混合物进料到所述筒体的入口中，所述筒体包括螺杆，所述螺杆具有邻近所述入口的进料部分和靠近所述挤出模具的加热部分，所述螺杆沿着所述筒体的内部可旋转地安装；(iii)旋转所述螺杆以混合所述混合物，并将所述混合物从具有第一螺棱外部直径的所述螺杆的进料部分输送到具有第二螺棱外部直径的所述螺杆的加热部分；(iv)在输送通过所述加热部分的过程中加热所述混合物，所述加热部分包括邻近所述挤出模具的计量部分和在所述进料部分与所述计量部分之间的压缩部分；(v)在挤出通过所述模具的过程中冷却所述混合物，其中所述粘合剂包含比率在70:30至30:70范围内的低密度聚乙烯和熔体流动指数小于5克/10分钟的聚合物的混合物。一种挤出成型的多孔碳块，其包含：(i)活性炭；(ii)粘合剂，所述粘合剂包含比率在30:70至70:30范围内的低密度聚乙烯和熔体流动指数小于5克/10分钟的聚合物的混合物。根据本专利技术的第三方面，公开了可以通过根据第一方面的方法获得的根据第二方面的多孔碳块。附图简要说明现将参照附图进一步描述本专利技术。图1是根据本专利技术的包括单螺杆挤出机的筒体的纵向截面图。图2是图1的螺杆挤出机的螺杆的侧视图。附图详细描述参考图1，示出了单螺杆挤出机的纵向截面图，所述单螺杆挤出机具有圆柱形筒体(1)，其中实心或空心螺杆(2)沿着筒体的整个长度延伸并且可旋转地安装。筒体在一端具有入口(3)，并且在另一端具有挤出模具(8)。螺杆(2)具有称为螺棱(4)的一个或多个凸脊；螺棱成螺旋地设置在螺杆的表面上。螺棱从其上凸出的螺杆的表面称为螺杆轴(5)。根据本专利技术的具有活性炭和粘合剂的混合物的进料优选从料斗(6)倒入与螺杆(2)连通的入口(3)中。料斗(6)优选具有圆柱形顶部部分和在底部的截头锥形部分。优选地，料斗的侧壁与水平面的称为锥角的角度大于内摩擦角。锥角是从筒体的水平面到料斗的锥形侧壁测量的夹角。为了改善材料的流动，本专利技术中的锥角优选为至少30°，更优选至少35°，还更优选至少40°，最优选至少45°。为了改善材料的流动，本专利技术中的锥角优选小于80°，更优选小于70°，更优选小于60°，最优选小于50°。料斗的斜高优选为0至300毫米。来自入口(3)的进料在挤出通过挤出模具(8)之前，沿着螺杆的长度被混合、熔化和输送。加热装置(9)围绕筒体(1)的外表面安装，用于在操作中熔化进料。挤出模具的外表面被含有用于冷却挤出通过模具的熔化进料的冷却液体的夹套(10)包围。参考图2，根据优选实施方式的螺杆(2)具有邻近入口(3，图1中示出)的进料部分(A)和靠近挤出模具的加热部分(B和C)。加热部分具有邻近挤出模具(8，如图1所示)的计量部分(C)和在进料部分(A)和计量部分(C)之间的压缩部分(B)。压缩部(B)和计量部分(C)一起形成加热部分。进料部分(A)在螺杆轴(5)和螺棱顶部之间具有恒定的螺棱高度(D)，计量部分(C)具有逐渐增加的螺棱高度(E)，并且压缩部分(B)具有恒定的螺棱高度(F)，其与进料部分(A)和计量部分(C)相比高度大大降低。进料部分(A)占螺杆总长度的26％。它通过入口(3)优选从料斗(6)接收进料。在该部分中，螺杆轴(5)的外直径比所有后续部分中的螺杆轴(5)的外直径都宽，轴的外直径为48毫米。与后续部分中的任一个相比，螺棱的外直径(第一螺棱外部直径)也是最长的。第一螺棱外部直径测量为94.5毫米。在进料部分中，筒体内部直径测量为97毫米。螺杆通道的深度，其是进料部分的挤出机的螺杆轴与筒体的内表面之间的垂直距离(未示出)，大于螺杆(2)的所有后续部分中的螺杆通道的深度。测量为24.5毫米的进料部分中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在螺杆挤出机中挤出多孔碳块的方法，所述螺杆挤出机具有在一端设有入口和在另一端设有挤出模具的筒体，所述方法包括以下步骤：(i)将活性炭与粘合剂混合以形成混合物；(ii)将所述混合物进料到所述筒体的入口中，所述筒体包括螺杆，所述螺杆具有邻近所述入口的进料部分和靠近所述挤出模具的加热部分，所述螺杆沿着所述筒体的内部可旋转地安装；(iii)旋转所述螺杆以混合所述混合物，并将所述混合物从具有第一螺棱外部直径的所述螺杆的进料部分输送到具有第二螺棱外部直径的所述螺杆的加热部分；(iv)在输送通过所述加热部分的过程中加热所述混合物，所述加热部分包括邻近所述挤出模具的计量部分和在所述进料部分与所述计量部分之间的压缩部分；(v)在挤出通过所述模具的过程中冷却所述混合物，其中所述粘合剂包含比率在30:70至70:30范围内的低密度聚乙烯和熔体流动指数小于5克/10分钟的聚合物的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.24 EP 14194546.91.一种在螺杆挤出机中挤出多孔碳块的方法，所述螺杆挤出机具有在一端设有入口和在另一端设有挤出模具的筒体，所述方法包括以下步骤：(i)将活性炭与粘合剂混合以形成混合物；(ii)将所述混合物进料到所述筒体的入口中，所述筒体包括螺杆，所述螺杆具有邻近所述入口的进料部分和靠近所述挤出模具的加热部分，所述螺杆沿着所述筒体的内部可旋转地安装；(iii)旋转所述螺杆以混合所述混合物，并将所述混合物从具有第一螺棱外部直径的所述螺杆的进料部分输送到具有第二螺棱外部直径的所述螺杆的加热部分；(iv)在输送通过所述加热部分的过程中加热所述混合物，所述加热部分包括邻近所述挤出模具的计量部分和在所述进料部分与所述计量部分之间的压缩部分；(v)在挤出通过所述模具的过程中冷却所述混合物，其中所述粘合剂包含比率在30:70至70:30范围内的低密度聚乙烯和熔体流动指数小于5克/10分钟的聚合物的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二螺棱外部直径与所述第一螺棱外部直径的比率为1:1.2至1:1.75。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中具有第一外部螺棱直径的所述螺杆的部分的长度与具有第二外部螺棱直径的所述螺杆的部分的长度的比率为1:1.5至1:3。4.根据权利要求2至3中任一项所述的方法，其中所述低密度聚乙烯与所述的熔体流动指数小于5克/10分钟的聚合物的比率为50:50。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中所述的熔体流动指数小于5克...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·亚罗拉，S·G·班索德，P·R·达维，V·J·M·雷迪，
申请(专利权)人：荷兰联合利华有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL