[发明专利]一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭的装置及方法，包括真空反应罐、扩孔剂注入器、电加热装置、真空泵和臭氧发生器；所述真空反应罐包括罐体和罐盖，罐体放置在电加热装置上，罐盖放置在罐体上、且通过紧固螺栓与罐体密封固定；罐盖上设有压力表和气孔，压力表用于监测罐体内的气压值，气孔处装有真空阀，真空阀通过管路与三通阀的其中一个端口连接，三通阀的另外两个端口分别通过管路与真空泵和臭氧发生器连接，真空泵用于对罐体内抽真空，臭氧发生器用于向罐体内注入臭氧；采用本发明进行调变后能有效增大生物炭的孔隙，同时不会对环境造成二次污染，便于扩大生物炭的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种扩孔生物炭的装置及方法，具体是一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭的装置及方法。

背景技术

生物炭是在缺氧状态下高温热解生物质材料而成的一种新型环保材料，生物炭表面具有丰富的孔径结构和官能团，能够有效地吸附多种污染物，从而达到净化水质、改善空气、修复受损土壤的目的。生物炭外观形貌与木炭极为相近，但用途和性能却有很大差别，木炭可以用来做燃料，而生物炭主要被用于环境污染治理及生态修复等方面。生物炭能对水中抗生素、重金属等污染物具有较好的吸附效果。但是由于生物炭本身的性质限制了其应用推广，为了进一步提高其吸附污染物性能，需要对生物炭进行改性以增强工程应用潜力。

增大生物炭孔隙结构是改性的重要内容也是提高其吸附性能的有效途径之一。目前对生物炭孔隙调变采用的方法主要分为化学方法和物理方法，其中化学方法需要采用化学试剂与生物炭进行反应从而能较好地对生物炭的孔隙增大，但是由于化学试剂的投加可能会导致生物炭内残留部分化学试剂，从而在使用时会对环境造成二次污染。而物理方法，是无添加剂对生物炭孔隙进行调变，这种方式能保证使用时不会对环境造成二次污染，但是其调变后对生物炭的孔隙增大效果较差；因此如何能在调变时对生物炭的孔隙增大效果较好，同时不会对环境造成二次污染，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭的装置及方法，进行调变后能有效增大生物炭的孔隙，同时不会对环境造成二次污染，便于扩大生物炭的应用范围。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭的装置，包括真空反应罐、扩孔剂注入器、电加热装置、真空泵和臭氧发生器；

所述真空反应罐包括罐体和罐盖，罐体放置在电加热装置上，罐盖放置在罐体上、且通过紧固螺栓与罐体密封固定；罐盖上设有压力表和气孔，压力表用于监测罐体内的气压值，气孔处装有真空阀，真空阀通过管路与三通阀的其中一个端口连接，三通阀的另外两个端口分别通过管路与真空泵和臭氧发生器连接，真空泵用于对罐体内抽真空，臭氧发生器用于向罐体内注入臭氧；

所述罐体内装有石英内罐，石英内罐用于盛放待处理试样；罐体侧部开设注入孔，注入孔处装有扩孔剂注入阀，扩孔剂注入阀通过管路与扩孔剂注入器连接。

进一步，所述三通阀与真空泵之间的管路为真空管。

进一步，所述罐体的材质为不锈钢。

一种基于低温冷冻快速扩孔生物炭装置的工作方法，具体步骤为：

A、选择一定量的生物炭作为待处理试样放置到石英内罐中，石英内罐放置到罐体内，将罐盖与罐体通过紧固螺栓密封固定，然后将罐体放置到电加热装置上，完成装置的布设工作；

B、先设定第一气压值，然后关闭扩孔剂注入阀并打开真空阀，调节三通阀使真空阀与真空泵处于连通状态；开启电加热装置对罐体进行加热，直至罐体温度达到60～100℃时进行保持，然后开启真空泵对罐体内进行抽真空，通过压力表观察罐体内的实时气压，当罐体内的实时气压值降低至第一气压值时，停止真空泵工作并保持该真空状态；持续40～60min后关闭电加热装置，完成对待处理试样的真空干燥过程；