一种多孔硫及其制备装置和应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多孔硫的制备装置，包括反应容器、气室和吹气管；若干吹气管穿过反应容器的底板并固定在底板上，每个吹气管的顶端设有吹气管头，所述吹气管头位于反应容器内；每个吹气管的底端与所述气室连通，所述气室通过进气管与气源连通；所述吹气管头为中心开孔的帽状喷嘴。本发明专利技术在不破坏工艺连续性的条件下短时间内制备多孔硫材料；可在短时间内产生大量气泡，减少了气泡在上升过程中互相掺混的概率，有效控制了小气泡聚并成大气泡的现象，解决了以往吹气法制备多孔硫工艺中出现的气泡尺寸不均匀以及大空泡等影响材料性能的问题；既能有效控制胞孔尺寸，同时实现在时间较短的条件下制备胞孔分布均匀、性能良好的多孔硫材料。硫材料。硫材料。

Porous sulfur and its preparation device and Application

【技术实现步骤摘要】
一种多孔硫及其制备装置和应用


[0001]本专利技术属于多孔非金属复合材料
，具体涉及一种多孔硫及其制备装置和应用。

技术介绍

[0002]自活性反硝化滤池采用单质硫及铁复合矿物作为滤料。复合滤料除具备截留悬浮污染物功能也作为缓释型电子供体驱动其附着的自养反硝化细菌从而实现脱氮。选用的复合滤料中包括在反硝化过程中能够产酸和产碱的两大类型，并通过复合比例的优化设计，能够使得反硝化脱氮过程中pH值始终保持在中性范围，从而获得较高脱氮速率，并满足出水pH值指标的要求。自活性反硝化滤池无需投加有机碳源，可有效避免由于水质波动带来的COD二次污染问题。同时，脱氮基于自养反硝化原理，污泥产率低，可有效降低反冲洗频次，实现节能。
[0003]专利CN113044974A中介绍了一种基于硫自养反硝化的脱氮材料，由硫磺、提供碱度材料、缓释磷材料、发泡剂制成。具体的制备过程为：将硫磺、提供碱度材料和缓释磷材料加热熔融，混合均匀后加入发泡剂搅拌均匀，然后倒入模具，冷却成型即得到脱氮材料。采用该方法制备得到的硫自养反硝化脱氮材料因为内部孔洞大部分为开孔形式，浸入水中一段时间之后，水分逐渐渗入材料内部，使得材料整体密度增加，而沉入水底。因此，该滤料也只能应用于污水处理厂的三级深度处理中的生物滤池（床）中，无法在二级处理装置中使用。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种多孔硫及其制备装置，以及利用上述多孔硫和制备装置的应用。本专利技术通过在液硫流动管道水平段加入一段缩扩管，利用流体高速流动剪切作用破碎气流，短时间生成大量小尺寸气泡用于制备多孔硫材料，避免对吹气设备或装置磨损损耗的同时，加快气泡的生成速率，减少对液硫的二次污染，提升多孔硫材料生产效率，实现多孔硫材料的快速连续化生产。
[0005]本专利技术第一方面提供了一种多孔硫，其中硫单质的重量含量为50%~99%；和/或，表观密度为0.85g/cm3~1.85g/cm3；和/或，孔隙率为25%~75%；和/或，平均胞孔尺寸为0.1mm~1.5mm；所述多孔硫的制备方法包括：S1、将液硫导入储存室内，并保温；S2、向储存室内通入非活性气体，并保持储存室内的非活性气体的压力；S3、控制液硫在缩扩管入口段处的流速，使液硫经流通管道流向缩扩管；S4、通过储存室的加料管向混料管中加入增粘剂与液硫混合，形成混合物料并流入冷却室；S5、开启气体通入口向缩扩管内通入非活性气体，非活性气体随混合物料一同进
入冷却室；S6、含有气泡的混合物料在液面顶部形成多孔硫中间体；S7、将多孔硫中间体从冷却室经传送通道送至干燥系统干燥，得到多孔硫。
[0006]根据本专利技术所述的制备方法的一些优选的实施方式中，S1中，导入液硫的温度为135℃~145℃。
[0007]在本专利技术中，所述硫单质的重量含量为50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、99%及其之间的任意数值，优选所述硫单质的重量含量为60%~95%。
[0008]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述表观密度为0.9g/cm3~1.1g/cm3。
[0009]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述孔隙率为40%~65%。
[0010]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述平均胞孔尺寸为0.2mm~1.2mm。
[0011]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S1中，通过加热保温装置控制液硫在储存室内的温度浮动范围≤10℃。
[0012]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S1中，通过加热保温装置控制液硫在储存室内的温度浮动范围≤10℃。
[0013]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S2中，通入非活性气体将空气排出，然后关闭出气管，并控制所述储存室内的非活性气体的压力在0~2MPa。
[0014]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S2中，所述储存室内的压力浮动≤0.03MPa。
[0015]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S3中，液硫在所述缩扩管入口段处的流速为2m/s~15m/s。
[0016]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S3中，通过储存室和冷却室内物料的高度差以及压力差控制液硫在缩扩管入口处的流速。
[0017]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S4中，开启进料管上的加料阀，增粘剂经过止回阀进入混料管，开启搅拌桨使增粘剂与液硫混合，形成的混合物料流入冷却室。
[0018]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S5中，当冷却室内的混合物料的液面高于冷却室的进料口时，判断为混合物料已经充满流通管道，然后开启气体通入口。
[0019]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S5中，混合物料的液面高于冷却室的进料口，保持至少10s，然后开启气体通入口。
[0020]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S6中，形成的多孔硫中间体堆积在液面上方。
[0021]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S7中，当多孔硫中间体充满液面上方时，打开挡板，启动传送系统传送设备滚轮，多孔硫中间体从冷却室进入传送通道。
[0022]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，还包括S8，预先打开风冷干燥系统送气阀门，多孔硫中间体经传送通道进入风冷干燥系统顶端，多孔硫中间体与常温
干燥空气逆流充分接触后冷却成型形成多孔硫材料；多孔硫材料经成品出料机输出去包装。
[0023]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，在S5与S6之间，还包括：当冷却室内的混合物料的液面位于出料口底端时，通过开闭排液管上的阀门，维持液面高度在出料口底端。
[0024]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，在S6与S7之间，还包括：当多孔硫中间体充满液面上方时，打开挡板，启动传送系统传送设备滚轮，多孔硫中间体从冷却室进入传送通道。
[0025]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S4中，所述增粘剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、沸石粉、改性膨润土、十二烷基磺酸钠和轻质碳酸钙中的一种或多种；优选为轻质碳酸钙；更优选为粒径为1μm~10μm的轻质碳酸钙。
[0026]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，增粘剂的通入量按单位时间内进入混料管内部的增粘剂和液硫的质量比可以为0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.2:1、0.25:1、0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1、0.6:1、0.65:1、0.67:1及其之间的任意数值。
[0027]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，S5中，所述非活性气体选自氦气、氖气、氩气和氮气中的一种或多种；优选为氮气。
[0028]根据本专利技术所述的多孔硫的一些优选的实施方式中，所述非活本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔硫，其特征在于，其中硫单质的重量含量为50%~99%；和/或，表观密度为0.85g/cm3~1.85g/cm3；和/或，孔隙率为25%~75%；和/或，平均胞孔尺寸为0.1mm~1.5mm；所述多孔硫的制备方法包括：S1、将液硫导入储存室内，并保温；S2、向储存室内通入非活性气体，并保持储存室内的非活性气体的压力；S3、控制液硫在缩扩管入口段处的流速，使液硫经流通管道流向缩扩管；S4、通过储存室的加料管向混料管中加入增粘剂与液硫混合，形成混合物料并流入冷却室；S5、开启气体通入口向缩扩管内通入非活性气体，非活性气体随混合物料一同进入冷却室；S6、含有气泡的混合物料在液面顶部形成多孔硫中间体；S7、将多孔硫中间体从冷却室经传送通道送至干燥系统干燥，得到多孔硫。2.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，所述多孔硫还包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、沸石粉、改性膨润土、轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种；和/或，所述表观密度为0.9g/cm3~1.1g/cm3；和/或，所述孔隙率为40%~65%；和/或，所述平均胞孔尺寸为0.2mm~1.2mm。3.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，所述硫单质的重量含量为60%~95%。4.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S1中，导入液硫的温度为135℃~145℃。5.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S2中，所述储存室内的非活性气体的压力在0~2MPa。6.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S3中，液硫在所述缩扩管入口段处的流速为2m/s~15m/s。7.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，在S5与S6之间，还包括：当冷却室内的混合物料的液面位于出料口底端时，通过开闭排液管上的阀门，维持液面高度在出料口底端。8.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，在S6与S7之间，还包括：当多孔硫中间体充满液面上方时，打开挡板，启动传送系统传送设备滚轮，多孔硫中间体从冷却室进入传送通道。9.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S4中，所述增粘剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、沸石粉、改性膨润土、轻质碳酸钙和十二烷基磺酸钠中的一种或多种。10.根据权利要求9所述的多孔硫，其特征在于，所述增粘剂为轻质碳酸钙。11.根据权利要求10所述的多孔硫，其特征在于，所述增粘剂为粒径为1~10μm的轻质碳酸钙。12.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，增粘剂的通入量按单位时间内进入混料管内部的增粘剂和液硫的质量比为0.01~1:1。13.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S5中，所述非活性气体选自氦气、氖气、氩气和氮气中的一种或多种。14.根据权利要求13所述的多孔硫，其特征在于，所述非活性气体为氮气。15.根据权利要求1所述的多孔硫，其特征在于，S5中，所述非活性气体的通入量按单位时间内进入缩扩管的非活性气体和液硫的体积比为0.003~0.2:1。
16.根据权利要求15所述的多孔硫，其特征在于，所述非活性气体在气体通入口内的流速为2~6m/s。17.如权利要求1~16任意一项所述的多孔硫的制备装置，其特征在于，包括液硫储存系统、混合系统、冷却室系统和干燥系统；...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚秋鸣，郑占英，周若，童军，孙爽，曾胤华，唐运平，李海波，
申请(专利权)人：天津若金智能环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：