一种处理管式炉高温碳化尾气的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及污染尾气处理技术领域，特别涉及一种处理管式炉高温碳化排出尾气的装置。本发明专利技术解决的问题在于管式炉高温碳化污染尾气与物质的彻底处理及智能化控制，提出了一种处理管式炉制备碳材料排出尾气的装置。该装置主要由碳纤维电极、浊度传感器、单片机、进气管、净化排气系统、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置组成，多个智能化部件相互配合工作实现了尾气彻底高效处理及酸碱溶液的循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种处理管式炉高温碳化尾气的装置
本装置属于污染尾气处理
，特别涉及一种处理管式炉高温碳化尾气的装置。
技术介绍
多孔材料作为一种新型材料，包括石墨烯、碳纳米管、活性炭、碳化硅、碳化硼等，他们具有发达的微孔结构和高的比表面积，在吸附分离、食品净化、电极电容等领域扮演着越来越重要的角色。高温碳化不仅是多孔材料最主要的一种制备方法，也是这些材料的改性方法。但多孔材料在高温制备或改性的过程中，前驱体材料会释放出小分子有机物以及含硫、氮、磷或氯的有害气体，特别是在升温的过程中，会释放大量的有机气体，如不加处理，直接排放空气中，将对环境产生危害。通过酸碱洗气瓶的一般处理，虽然能将尾气中的大部分污染物质吸收在溶液中，但并没有对吸收的污染气体与物质进行有效的分解去除，而且也不能方便准确的掌握洗气瓶里的酸碱液何时达到饱和。而且，酸碱洗气瓶内的吸附饱和程度也需要人工靠经验识别并换新的酸碱溶液，处理效率低。因此急需智能化设备识别控制吸收管式炉高温过程中产生的尾气。如果吸收饱和的酸碱溶液不能高效处理，把未经处理的饱和的酸碱溶液直接倾倒入环境，会造成二次污染。已公布的专利CN105561735微电解尾气处理装置，反应室内没有尾气检测装置无法判断尾气是否除净；没有防倒吸装置，设备内液体很容易倒吸；在反应过程中，反应室内溶液浓度会降低，由于没有智能化的自动调节浓度装置无法掌控液体酸碱度；电解反应需要大量的氧气参与，该装置没有进气口，这样会影响电解效率。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于管式炉高温碳化污染尾气与物质的彻底处理及智能化控制，提出了一种处理管式炉制备碳材料排出尾气的装置，实现了尾气彻底高效处理及酸碱溶液的循环使用。为解决上述问题，本专利技术提供的一种处理管式炉制备碳材料排出尾气的装置方案基本构思是：该装置由外壳、碳纤维电极、浊度传感器、单片机、进气管、净化排气系统、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置；反应室一和反应室二由抗腐蚀夹板隔开，所述进气管一通过装置顶部的耐腐蚀密封盖进入反应室一内，所述进气管二由抗腐蚀夹板进入反应室二内；反应室一和反应室二的侧壁各有一个带孔玻璃管，且两个反应室底部各有一个固体电解质架；所述浊度传感器位于密封盖上端；所述净化排气系统位于反应室二上端；所述单片机位于装置的侧面；所述微型吸气泵位于两侧；所述酸碱自动调节器位于装置左侧和顶端；所述防倒吸装置位于装置外并与进气管、进气管一相连；所述浊度传感器、碳纤维电极、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置皆与单片机连接；所述装置皆由单片机控制。优选的，夹板和外壳皆由抗腐蚀有机玻璃制成。优选的，所述装置分为反应室一和反应室二两部分，反应室一内放入酸性试剂溶液，反应室二内放入碱性试剂溶液。优选的，尾气由进气管通入防倒吸装置再经进气管一进入反应室一内，然后第一次反应吸收的尾气由进气管二进入到反应室二进行第二次反应吸收。优选的，随着反应的进行，溶液酸碱度降低，酸碱自动调节器由单片机控制并且自动填充酸碱溶液来满足工作运行的酸碱度。优选的，微型吸气泵将外界氧气吸入带孔玻璃管中辅助碳纤维电极电解。优选的，四根碳纤维电极为微-介双孔碳纤维，优选为棉秆基微-介双孔碳纤维，主要制备流程如下：(1)将原生棉秆材料在磷酸存在的条件下催化液化，加一定量的环六亚甲基四胺反应制备出纤维纺丝前驱体液，电纺制备出纤维膜，用磷酸二氢铵溶液浸渍并烘干，而后在稳定的氮气流下在600度以下碳化，之后通入水蒸汽或氨气在800度以上活化，形成稳定的棉秆碳纤维材料。(2)首先将棉秆粉末与苯酚按比例混合，加入浓硫酸反应得棉秆液化物，加入三乙四胺搅拌均匀，而后逐滴加入福尔马林溶液，反应过程中混合物pH控制在9-13，75℃下持续搅拌反应80-150min，反应结束冷却至室温并用盐酸将pH调至3-5，在不高于50℃下旋转蒸发或真空烘干去除水分。将所得液体溶于无水乙醇溶液中，得到棉秆生物质液化物树脂预聚体醇溶液。将尿素、苯磺酸和模板剂加入到棉秆液化物树脂预聚体醇溶液，搅拌混合，之后将棉秆碳纤维浸泡在溶液饱和后烘干，然后在惰性气体条件下500度以上高温炭化，冷却至室温后清洗烘干，即得棉秆基微-介双孔碳纤维。优选的，碳纤维电极放置在带孔玻璃管中，多孔结构可使溶液与碳纤维电极充分接触，加大电解表面积。优选的，防倒吸装置由液位传感器、截气阀和玻璃瓶构成，当反应室内液体倒吸至玻璃瓶，液位传感器将信号传给单片机，单片机控制截气阀关闭。优选的，净化排气系统由活性过滤槽、活性滤块、排气扇和排气窗构成，活性滤块为活性炭可定期更换。优选的，固体电解质放于固体电解质架且与碳纤维电极接触，辅助电极电解。优选的，该装置具体工作过程如下：酸性试剂溶液置入反应室一并没过进气管一，碱性试剂溶液置入反应室二并没过进气管二，进气管与管式炉排气孔连接，截气阀打开，单片机控制微型吸气泵的开启，尾气由防倒吸装置经进气管一进入到反应室一内开始反应吸收，之后尾气由进气管二进入到反应室二内继续反应吸收，二次反应吸收后的气体可通过净化排气系统进行第三次过滤，然后将对环境无污染的气体排出。浊度传感器用来测量反应室内溶液浊度，当室内浊度超过预设浊度，浊度传感器将信号传递给单片机，单片机设置好电解电压并将信号传给碳纤维电极开始电解溶液；当室内溶液浊度低于预定浊度，浊度传感器将信号传递给单片机，单片机将信号传给碳纤维电极停止电解；当反应室内液体倒吸至玻璃瓶中，液位传感器将信号传给单片机，单片机将截气阀关闭。随着反应吸收，反应室内液体酸碱度随工作的进行降低，酸碱自动调节器会自动填充酸碱溶液使到达正常工作时的酸碱度，利用单片机实现了整个装置的智能化。本专利技术与现有的尾气处理技术相比具有以下有益效果：1.本装置所用的电极为微-介双孔碳纤维，具有很高的比表面积，富含微孔和介孔，可以高效吸附溶液中的小分子和大分子，吸附容量大，效率高。而且，碳纤维电极有很好的氧化还原与电解能力，能充分降解吸收在水溶液中的污染物，是一种理想的电极材料。2.本装置设置了反应室一和反应室二，尾气经酸、碱试剂溶液反应吸收，降除气体中的污染物。3.本装置设置了固体电解质架，固体电解质可放在电解质架上辅助碳纤维电极电解，提高电解效率。4.本装置设置了微型吸气泵并由单片机控制，可将室外空气吸入带孔玻璃管中辅助碳纤维电极高效电解。5.本装置设置了酸碱自动调节器并由单片机控制，随着反应进行，溶液酸碱性降低，酸碱自动调节器可自动填充酸碱溶液保证了合适的电解环境。6.本装置设置了防倒吸装置，防止反应室一内液体倒吸至管式炉。7.本装置设置了浊度传感器，浊度传感器可直接将浊度变化的信号传给单片机，单片机调整电解电压然后控制碳纤维电极电解的开始与停止，该装置的智能化性能可自主进行尾气处理，节省了时间和劳力。8.本装置设置了净化排气系统，可对不溶于酸性与碱性溶液的尾气进行再次吸收处理，然后将无污染的气体排放到空气中，节能环保。9.本装置成本低、操作简单、体积小、使用效率高、寿命长等优点。附图说明图1是处理管式炉制炭材料排出废气的装置示意图。上述附图中，1、固体电解质架；2、单片机；3、电源转换器；4、液位传感器；5、玻璃瓶；6、进气管；7、截气阀；8、外壳9、酸碱自动调节器一；10、微型吸气泵一；11、进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，包括外壳、碳纤维电极、浊度传感器、单片机、进气管、净化排气系统、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置；反应室一和反应室二由抗腐蚀夹板隔开，所述进气管一通过装置顶部的耐腐蚀密封盖进入反应室一内，所述进气管二由抗腐蚀夹板进入反应室二内；反应室一和反应室二的侧壁各有一个带孔玻璃管，且两个反应室底部各有一个固体电解质架；所述浊度传感器位于密封盖上端；所述净化排气系统位于反应室二上端；所述单片机位于装置的侧面；所述微型吸气泵位于两侧；所述酸碱自动调节器位于装置左侧和顶端；所述防倒吸装置位于装置外并与进气管、进气管一相连；所述浊度传感器、碳纤维电极、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置皆与单片机连接；所述装置皆由单片机控制。

【技术特征摘要】
1.一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，包括外壳、碳纤维电极、浊度传感器、单片机、进气管、净化排气系统、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置；反应室一和反应室二由抗腐蚀夹板隔开，所述进气管一通过装置顶部的耐腐蚀密封盖进入反应室一内，所述进气管二由抗腐蚀夹板进入反应室二内；反应室一和反应室二的侧壁各有一个带孔玻璃管，且两个反应室底部各有一个固体电解质架；所述浊度传感器位于密封盖上端；所述净化排气系统位于反应室二上端；所述单片机位于装置的侧面；所述微型吸气泵位于两侧；所述酸碱自动调节器位于装置左侧和顶端；所述防倒吸装置位于装置外并与进气管、进气管一相连；所述浊度传感器、碳纤维电极、微型吸气泵、酸碱自动调节器和防倒吸装置皆与单片机连接；所述装置皆由单片机控制。2.根据权利要求1所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，抗腐蚀夹板和外壳皆由抗腐蚀有机玻璃制成。3.根据权利要求1所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，所述装置分为反应室一和反应室二两部分，反应室一内放入酸性试剂溶液，反应室二内放入碱性试剂溶液。4.根据权利要求3所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，尾气由进气管通入防倒吸装置再经进气管一进入反应室一内，然后第一次反应吸收的尾气由进气管二进入到反应室二进行第二次反应吸收。5.根据权利要求1所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，随着反应的进行，溶液酸碱度降低，酸碱自动调节器由单片机控制并自动填充酸碱溶液来满足工作正常运行的酸碱度。6.根据权利要求1所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，微型吸气泵将外界氧气吸入带孔玻璃管中辅助碳纤维电极电解。7.根据权利要求1所述的一种处理管式炉制备碳材料排出废气的装置，其特征在于，四根碳纤维电极为微-介双孔碳纤维，优选为棉秆基微-介双孔碳纤维，主要制备流程如下：(1)将原生棉秆材料在磷酸存在的条件下催化液化，加一定量的环六亚甲基四胺反应制备出纤维纺丝前驱体液，电纺制备出纤维膜，用磷酸二氢铵溶液浸渍并烘干，而后在稳定的氮气流下在600度以下碳化，之后通入水蒸汽或氨气在800度以上活化，形成稳定的棉秆碳纤维材料。(2)首先将棉秆粉末与苯酚按比例混合，加入浓硫酸反应得棉秆液化物，加入三乙四胺搅拌均匀，而后逐滴加入福尔马林溶液，反应过程中混合物pH控制在9-13，75℃下持续搅拌反应80-150mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤权，李骅，李博宇，万泽卿，占彩霞，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32