一種多孔碳材料的智能制備系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多孔碳材料的智能制備系統，它包括：剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、感應模塊、加熱模塊、溫度檢測模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、pH檢測模塊和報警模塊；感應模塊于感應物料的投入，溫度檢測模塊用于檢測反應爐中的溫度，pH檢測模塊用于檢測水洗池內的pH值；PLC結合上述感應值、檢測值及接收的數字信號，經內部計算與分析，控制剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、加熱模塊、雜質去除模塊、水洗模塊和報警模塊執行相關操作；本實用新型能精確地控制制備過程中的溫度、pH值和時間等各項參數；結合了手動控制和自動控制，方便了操作，節約了時間；制備成本低，穩定可靠，制備成品品質高。
【專利說明】
一種多孔碳材料的智能制備系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及自動控制領域，尤其是一種多孔碳材料的智能制備系統。
【背景技術】
[0002]為應對日益增長的對穩定電流的需求，同時避免資源枯竭和環境污染，就需要高性能、低成本和環境友好的能量儲存和生產系統。碳源材料由于儲量豐富、化學穩定和熱穩定及其特殊的結構，尤其是一些多孔碳具備大比表面積(>1000m2g-l)和大孔容(>0.5cm3g-1)，使其在能源應用相關領域存在潛在的研究價值。目前的多孔碳材料有活性炭(AC)、活性炭纖維(ACF)、碳分子篩(CMS)以及發現于上世紀九十年代初并引起研究興趣的碳納米管(CNTs )及贏得諾貝爾獎的新材料石墨烯等。
[0003]生物質是世界第三大能源，儲量僅次于煤和石油。而且作為一種可再生資源，可以認為是不會枯竭的清潔能源。目前采用的以生物質作為碳源制備多孔碳材料的方法主要有物理活化和化學活化兩種方法，物理活化以氧化性氣體，如02、C02、空氣、水蒸氣或它們的混合物來造成局部碳化得到大比表面和大孔隙率;化學活化以K0H、Na0H、H3P04、MgC12、A1C13或ZnC12作為活化劑，分別通過氧化作用或作為脫水劑降低反應溫度增加碳產率。化學活化以KOH作為活化劑為最常用，相比物理活化，步驟簡化，熱解溫度降低，產率更高，比表面積更大，但是由于KOH是強腐蝕性的堿，生產過程中嚴重腐蝕設備，且對環境造成破壞，因此，鑒于碳材料廣闊應用前景，有必要開發新的多孔碳材料及其制備方法。
[0004]在新的多孔碳材料的制備過程中，大多依賴于人工操作，但人工操作既比較容易出錯，不能精確地、自動化地控制制備過程中的溫度、PH值和時間等各項參數，而上述因素極大的影響著多孔碳材料的制備效果，且人工操作比較耗時，也浪費了資源。
【發明內容】
[0005]本實用新型的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種多孔碳材料的智能制備系統，能精確地控制制備過程中的溫度、PH值和時間等各項參數，自動化程度高；結合了手動控制和自動控制，方便了操作，節約了時間；制備成本低、穩定可靠、制備成品品質尚O
[0006]本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]—種多孔碳材料的智能制備系統，它包括:剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、感應模塊、加熱模塊、溫度檢測模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、pH檢測模塊、報警模塊，所述剪切模塊包括剪切裝置；
[0008]感應模塊包括設于剪切裝置入口的紅外感應器，所述紅外感應器用于感應物料的投入，并轉化為數字信號001傳遞至PLC;當2min內未感應到物料投入，則轉化為數字信號002傳遞至PLC;
[0009]溫度檢測模塊包括設于反應爐中的溫度檢測儀，用于檢測反應爐中的溫度，當爐內溫度第二次到達26°C時，向PLC傳遞數字信號101;
[0010]pH檢測模塊包括設于水洗池內的pH檢測儀，用于檢測水洗池內的pH值，并轉化為數字信號102，傳遞至PLC;
[0011 ] PLC分別與剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、感應模塊、加熱模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、PH檢測模塊和報警模塊相連接;接收數字信號001，向剪切模塊傳遞執行信號201，并結合反應舟的長和寬及物料鋪于反應舟的厚度，模擬計算出物料投射曲線和鼓風強度，向鼓風出料模塊傳遞執行信號301;接收數字信號002，向剪切模塊傳遞執行信號202;并向鼓風出料模塊傳遞執行信號302;接收數字信號401，向報警模塊傳遞執行信號501;接收數字信號402，向加熱模塊傳遞執行信號601;接收數字信號101，向報警模塊傳遞執行信號502;接收數字信號403，30min后向雜質去除模塊傳遞執行信號701;接收數字信號404，向水洗模塊傳遞執行信號801;接收數字信號102，當pH值=7時，向水洗模塊傳遞執行信號802，并向報警模塊傳遞執行信號503;
[0012]剪切模塊接收執行信號201，啟動剪切裝置，將物料剪切至預定長度01;接收執行信號202，關閉剪切裝置；
[0013]鼓風出料模塊包括鼓風出料裝置，用于接收執行信號301，調整鼓風強度至預定強度01;調整發射筒的角度至預定角度01;使物料均勻平鋪于反應舟;接收執行信號302，關閉鼓風出料裝置，完成后向PLC傳遞數字信號401;
[0014]報警模塊包括報警器，用于接收執行信號501、執行信號502或執行信號503，啟動報警器2min后關閉；
[0015]氮氣模塊包括氮氣通入裝置，所述氮氣通入裝置上設有觸發按鈕一;所述氮氣通入裝置設有通氣口，所述通氣口伸入至反應爐中；所述通氣口能在水平平面任意轉動；當第一次觸發觸發按鈕一時，啟動氮氣通入裝置，即以3-10ml/min的氣流流速向反應爐中通入氮氣，并進行吹掃;Sh后自動關閉氮氣通入裝置，停止氮氣供應，并向PLC傳遞數字信號402;
[0016]加熱模塊包括設于反應爐的加熱裝置，用于接收執行信號601，啟動加熱裝置，升溫速度為3°C/分鐘，加熱至650°C后調節至保溫模式，保溫10min后關閉加熱裝置；
[0017]雜質去除模塊包括雜質去除裝置，所述雜質去除裝置設有觸發按鈕二，所述雜質去除裝置包括水洗池和氫氧化鈉溶液存儲箱，所述水洗池底端設有排污口 ；所述排污口設有電磁閥二；當所述觸發按鈕二第一次被觸發時，向水洗池放出預定劑量01的氫氧化鈉溶液，并向PLC傳遞數字信號403;接收執行信號701，開啟電磁閥二，1min后關閉，完成后向PLC傳遞數字信號404;
[0018]水洗模塊包括設于水洗池上的水洗裝置，所述水洗裝置包括水箱，所述水箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥三；用于接收執行信號801，執行水洗操作:即打開電磁閥三，向水池池中注入水，1min后關閉電磁閥三，并打開電磁閥二，1min后關閉，排出污水；反復進行水洗操作，直至接收執行信號802，停止水洗操作。(所述水洗操作為一次完整的操作，如:若接收執行信號802時，已打開電磁三，則執行完后面的操作直至關閉電磁閥二)
[0019]由于采用上述方案，所述紅外感應器發出紅外線感應，當有物料投入時，紅外線中斷，則感應到有物料投入，當連接2min內未感應到物料的投入，則判斷為停止物料供應;所述反應爐為加熱爐，溫度檢測模塊檢測到反應爐第二次第二次到達26°C時，則判斷為反應爐加熱后自動冷卻再次到達室溫，此時工作人員可將物料取出，進行下一步操作；當物料通過氫氧化鈉去除物料中的二氧化硅時結束后，對物料進行水洗，通過反應清水清洗的方式進行水洗，同時PH檢測儀對溶液進行pH值的檢測，當物料到達中性時，停止水洗，完成操作。
[0020]進一步地，所述剪切裝置設有進料口，所述進料口為兩條平行傳送帶的間隙，物料從所述間隙進入至剪切裝置中，所述傳送帶的一端設有剪切刀;物料隨傳送帶的移動而移動;傳送帶每向前移動預定長度01，則剪切刀運作一次;所述剪切裝置下端設有出料口，所述出料口與鼓風出料裝置的進料口連接;物料則直接從剪切裝置出料口進入鼓風出料裝置的進料口。
[0021]由于采用上述結構，所述物料能停留在上下平行的傳送帶上，并隨傳送帶的移動而移動，當傳送帶向一端移動預定長度01(優選為Icm)后暫停，(則物料向一端移動預定長度01)剪切刀操作一次，操作完后，傳送帶接著向一端移動預定長度01，剪切刀再次操作一次，如此反復進行，對物料進行剪切;整個過程結果了手動操作與自動控制，既節約了成本，同時方便了操作。
[0022]進一步地，鼓風出料裝置設有進料口和出料口，所述出料口正對于反應舟;所述出料口上設有發射筒，所述發射筒能在縱向平面任意轉動。
[0023]由于采用上述結構，反應舟放于鼓風出料裝置的一定距離處，當物料被剪切好后，鼓風出料裝置將物料拋投至反應舟的各處，直到最后將反應舟的鋪滿，PLC根據反應舟的長寬，設計風的強度，使物料能到達反應舟的預定距離處，最后使物料均勻地鋪滿于反應舟上。
[0024]進一步地，所述氫氧化鈉溶液存儲箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥一；當觸發按鈕二第一次被觸發時，則開啟電磁閥一，向水洗池放入預定劑量01的氫氧化鈉溶液。
[0025]由于采用上述方案，當電磁閥一開啟時，氫氧化鈉溶液從氫氧化鈉溶液存儲箱內進入水池池中，用以清除掉物料上的二氧化硅等雜質。
[0026]進一步地，一種多孔碳材料的智能制備系統的智能制備方法，它包括以下步驟:
[0027]步驟1:安裝好各裝置，打開一種多孔碳材料的智能制備系統的電源，將烘干的生物質材料烏拉草投入剪切裝置，感應模塊感應到物料的投入，轉化為數字信號001傳遞至PLC;PLC接收數字信號001，向剪切模塊傳遞執行信號201，并結合反應舟的長和寬及物料鋪于反應舟的厚度，模擬計算出物料投射曲線和鼓風強度，向鼓風出料模塊傳遞執行信號301；
[0028]步驟2:剪切模塊接收執行信號201，啟動剪切裝置，將物料剪切至預定長度01;鼓風出料模塊接收執行信號301，調整鼓風強度至預定強度01;調整發射筒的角度至預定角度01;使物料均勻平鋪于反應舟；
[0029]步驟3:當感應模塊2min內未感應到剪切裝置中的物料投入，則轉化為數字信號002傳遞至PLC;PLC接收數字信號002，向剪切模塊傳遞執行信號202;并向鼓風出料模塊傳遞執行信號302;剪切模塊接收執行信號202，關閉剪切裝置;鼓風出料模塊接收執行信號302，關閉鼓風出料裝置，完成后向PLC傳遞數字信號401;PLC接收數字信號401，向報警模塊傳遞執行信號501;報警模塊接收執行信號501，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員將反應舟放置于爐中；
[0030]步驟4:將所述反應舟放置在爐中，觸發氮氣通入裝置上的觸發按鈕一；當觸發按鈕一第一次被觸發時，啟動氮氣通入裝置，即以3-10ml/min的氣流流速向反應爐中通入氮氣，并進行吹掃;Sh后自動關閉氮氣通入裝置，停止氮氣供應，并向PLC傳遞數字信號402;[0031 ]步驟5:PLC接收數字信號402，向加熱模塊傳遞執行信號601;加熱模塊接收執行信號601，啟動加熱裝置，升溫速度為3°C/分鐘，加熱至650°C后調節至保溫模式，保溫10min后關閉加熱裝置；使得物料在惰性氣體的保護下進行活化，由此制得多孔碳材料；
[0032]步驟6:溫度檢測模塊檢測反應爐中的溫度，當爐內溫度第二次到達26°C時(SP加熱后再次回到室溫時)，向PLC傳遞數字信號101 ;PLC接收數字信號101，向報警模塊傳遞執行信號502;報警模塊接收執行信號502，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員觸發雜質去除裝置上的觸發按鈕二；
[0033]步驟7:觸發雜質去除裝置上的觸發按鈕二，當所述觸發按鈕二第一次被觸發時，向水洗池放出預定劑量01的氫氧化鈉溶液，并向PLC傳遞數字信號403;PLC接收數字信號403，30min后向雜質去除模塊傳遞執行信號701;雜質去除模塊接收執行信號701，開啟電磁閥二(將氫氧化鈉溶液排出)，1min后關閉，完成后向PLC傳遞數字信號404;
[0034]步驟8:PLC接收數字信號404，向水洗模塊傳遞執行信號801;水洗模塊接收執行信號801，執行水洗操作:即打開電磁閥三，向水池池中注入水，1min后關閉電磁閥三，并打開電磁閥二，1min后關閉，排出污水;反復進行水洗操作，直至接收執行信號802，停止水洗操作。
[0035]步驟9: pH檢測模塊檢測水洗池內的pH值，并轉化為數字信號102，傳遞至PLC ； PLC接收數字信號102，當pH值=7時，向水洗模塊傳遞執行信號802，并向報警模塊傳遞執行信號503;報警模塊接收執行信號503，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員將制成的一種多孔碳材料取出保存。
[0036]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0037]1、本實用新型能精確地控制制備過程中的溫度、pH值和時間等各項參數，自動化程度高；
[0038]2、本實用新型結合了手動控制和自動控制，方便了操作，節約了時間；
[0039]3、本實用新型制備成本低、穩定可靠、制備成品品質尚。
【附圖說明】
[0040]本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:
[0041]圖1是一種多孔碳材料的智能制備系統的系統控制圖。
【具體實施方式】
[0042]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0043]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0044]如圖1所示，一種多孔碳材料的智能制備系統，它包括:剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、感應模塊、加熱模塊、溫度檢測模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、pH檢測模塊、報警模塊，所述剪切模塊包括剪切裝置；
[0045]感應模塊包括設于剪切裝置入口的紅外感應器，所述紅外感應器用于感應物料的投入，并轉化為數字信號OOl傳遞至PLC;當2min內未感應到物料投入，則轉化為數字信號002傳遞至PLC;
[0046]溫度檢測模塊包括設于反應爐中的溫度檢測儀，用于檢測反應爐中的溫度，當爐內溫度第二次到達26°C時，向PLC傳遞數字信號101;
[0047]pH檢測模塊包括設于水洗池內的pH檢測儀，用于檢測水洗池內的pH值，并轉化為數字信號102，傳遞至PLC;
[0048]PLC接收數字信號001，向剪切模塊傳遞執行信號201，并結合反應舟的長和寬及物料鋪于反應舟的厚度，模擬計算出物料投射曲線和鼓風強度，向鼓風出料模塊傳遞執行信號301;接收數字信號002，向剪切模塊傳遞執行信號202;并向鼓風出料模塊傳遞執行信號302;接收數字信號401，向報警模塊傳遞執行信號501;接收數字信號402，向加熱模塊傳遞執行信號601;接收數字信號101，向報警模塊傳遞執行信號502;接收數字信號403，30min后向雜質去除模塊傳遞執行信號701;接收數字信號404，向水洗模塊傳遞執行信號801;接收數字信號102，當pH值=7時，向水洗模塊傳遞執行信號802，并向報警模塊傳遞執行信號503;
[0049]剪切模塊接收執行信號201，啟動剪切裝置，將物料剪切至預定長度01;接收執行信號202，關閉剪切裝置；
[0050]鼓風出料模塊包括鼓風出料裝置，用于接收執行信號301，調整鼓風強度至預定強度01;調整發射筒的角度至預定角度01;使物料均勻平鋪于反應舟;接收執行信號302，關閉鼓風出料裝置，完成后向PLC傳遞數字信號401;
[0051]報警模塊包括報警器，用于接收執行信號501、執行信號502或執行信號503，啟動報警器2min后關閉；
[0052]氮氣模塊包括氮氣通入裝置，所述氮氣通入裝置上設有觸發按鈕一;所述氮氣通入裝置設有通氣口，所述通氣口伸入至反應爐中；所述通氣口能在水平平面任意轉動；當第一次觸發觸發按鈕一時，啟動氮氣通入裝置，即以3-10ml/min的氣流流速向反應爐中通入氮氣，并進行吹掃;Sh后自動關閉氮氣通入裝置，停止氮氣供應，并向PLC傳遞數字信號402;
[0053]加熱模塊包括設于反應爐的加熱裝置，用于接收執行信號601，啟動加熱裝置，升溫速度為3°C/分鐘，加熱至650°C后調節至保溫模式，保溫10min后關閉加熱裝置；
[0054]雜質去除模塊包括雜質去除裝置，所述雜質去除裝置設有觸發按鈕二，所述雜質去除裝置包括水洗池和氫氧化鈉溶液存儲箱，所述水洗池底端設有排污口 ；所述排污口設有電磁閥二；當所述觸發按鈕二第一次被觸發時，向水洗池放出預定劑量01的氫氧化鈉溶液，并向PLC傳遞數字信號403;接收執行信號701，開啟電磁閥二，1min后關閉，完成后向PLC傳遞數字信號404;
[0055]水洗模塊包括設于水洗池上的水洗裝置，所述水洗裝置包括水箱，所述水箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥三；用于接收執行信號801，執行水洗操作:即打開電磁閥三，向水池池中注入水，1min后關閉電磁閥三，并打開電磁閥二，1min后關閉，排出污水；反復進行水洗操作，直至接收執行信號802，停止水洗操作。(所述水洗操作為一次完整的操作，如:若接收執行信號802時，已打開電磁三，則執行完后面的操作直至關閉電磁閥二)
[0056]所述剪切裝置設有進料口，所述進料口為兩條平行傳送帶的間隙，物料從所述間隙進入至剪切裝置中，所述傳送帶的一端設有剪切刀;物料隨傳送帶的移動而移動;傳送帶每向前移動預定長度01，則剪切刀運作一次;所述剪切裝置下端設有出料口，所述出料口與鼓風出料裝置的進料口連接;物料則直接從剪切裝置出料口進入鼓風出料裝置的進料口。
[0057]鼓風出料裝置設有進料口和出料口，所述出料口正對于反應舟;所述出料口上設有發射筒，所述發射筒能在縱向平面任意轉動。
[0058]所述氫氧化鈉溶液存儲箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥一；當觸發按鈕二第一次被觸發時，則開啟電磁閥一，向水洗放入預定劑量01的氫氧化鈉溶液。
[0059]—種多孔碳材料的智能制備系統的智能制備方法，它包括以下步驟:
[0060]步驟1:安裝好各裝置，打開一種多孔碳材料的智能制備系統的電源，將烘干的生物質材料烏拉草投入剪切裝置，感應模塊感應到物料的投入，轉化為數字信號001傳遞至PLC;PLC接收數字信號001，向剪切模塊傳遞執行信號201，并結合反應舟的長和寬及物料鋪于反應舟的厚度，模擬計算出物料投射曲線和鼓風強度，向鼓風出料模塊傳遞執行信號301；
[0061 ]步驟2:剪切模塊接收執行信號201，啟動剪切裝置，將物料剪切至預定長度01;鼓風出料模塊接收執行信號301，調整鼓風強度至預定強度01;調整發射筒的角度至預定角度01;使物料均勻平鋪于反應舟；
[0062]步驟3:當感應模塊2min內未感應到剪切裝置中的物料投入，則轉化為數字信號002傳遞至PLC;PLC接收數字信號002，向剪切模塊傳遞執行信號202;并向鼓風出料模塊傳遞執行信號302;剪切模塊接收執行信號202，關閉剪切裝置;鼓風出料模塊接收執行信號302，關閉鼓風出料裝置，完成后向PLC傳遞數字信號401;PLC接收數字信號401，向報警模塊傳遞執行信號501;報警模塊接收執行信號501，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員將反應舟放置于爐中；
[0063]步驟4:將所述反應舟放置在爐中，觸發氮氣通入裝置上的觸發按鈕一；當觸發按鈕一第一次被觸發時，啟動氮氣通入裝置，即以3-10ml/min的氣流流速向反應爐中通入氮氣，并進行吹掃;Sh后自動關閉氮氣通入裝置，停止氮氣供應，并向PLC傳遞數字信號402;
[0064]步驟5:PLC接收數字信號402，向加熱模塊傳遞執行信號601;加熱模塊接收執行信號601，啟動加熱裝置，升溫速度為3°C/分鐘，加熱至650°C后調節至保溫模式，保溫10min后關閉加熱裝置；使得物料在惰性氣體的保護下進行活化，由此制得多孔碳材料；
[0065]步驟6:溫度檢測模塊檢測反應爐中的溫度，當爐內溫度第二次到達26°C時(SP加熱后再次回到室溫時)，向PLC傳遞數字信號101 ;PLC接收數字信號101，向報警模塊傳遞執行信號502;報警模塊接收執行信號502，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員觸發雜質去除裝置上的觸發按鈕二；
[0066]步驟7:觸發雜質去除裝置上的觸發按鈕二，當所述觸發按鈕二第一次被觸發時，向水洗池放出預定劑量01的氫氧化鈉溶液，并向PLC傳遞數字信號403;PLC接收數字信號403，30min后向雜質去除模塊傳遞執行信號701;雜質去除模塊接收執行信號701，開啟電磁閥二(將氫氧化鈉溶液排出)，1min后關閉，完成后向PLC傳遞數字信號404;
[0067]步驟8:PLC接收數字信號404，向水洗模塊傳遞執行信號801;水洗模塊接收執行信號801，執行水洗操作:即打開電磁閥三，向水池池中注入水，1min后關閉電磁閥三，并打開電磁閥二，1min后關閉，排出污水;反復進行水洗操作，直至接收執行信號802，停止水洗操作。
[0068]步驟9: pH檢測模塊檢測水洗池內的pH值，并轉化為數字信號102，傳遞至PLC ； PLC接收數字信號102，當pH值=7時，向水洗模塊傳遞執行信號802，并向報警模塊傳遞執行信號503;報警模塊接收執行信號503，啟動報警器2min后關閉；提示工作人員將制成的一種多孔碳材料取出保存。
[0069]該種多孔碳材料的具體制備方法，包括以下步驟:
[0070](I)將生物質材料烏拉草烘干并截成小段，均勻分散于反應舟中；
[0071](2)將所述反應舟放置在爐中，然后在惰性氣體氣流流速為3-10ml/min下對下對爐進行惰性氣體吹掃8h ；
[0072](3)在惰性氣體保護下，將爐溫從室溫緩慢升溫到活化溫度650°C，活化100分鐘后，得多孔碳材料；
[0073](4)將步驟(3)中獲得的多孔碳材料冷卻至室溫，去除雜質，水洗至中性。
[0074]上述生物質材料烏拉草包含纖維素及半纖維素、木質素中的一種或多種。
[0075]上述惰性氣體為氮氣。
[0076]上述生物質材料烏拉草中還含有K元素，所述K元素在所述生物質材料烏拉草中的含量大于10mg/g。
[0077]步驟(3)中所述緩慢升溫到活化溫度時的升溫速度為2-5°C/分鐘。
[0078]所述步驟(4)中冷卻過程是在惰性氣體保護下進行的。
[0079]該多孔碳材料的優化條件下的BET比表面積為800-1500平方米/克。
[0080]所述作為多孔碳材料前驅體的生物質應包含纖維素、半纖維素(木聚糖、阿拉伯糖、糖醛酸、半乳糖、葡萄糖、鼠李糖中任意組合)、木質素(愈創木基型、紫丁香基型、對羥苯基型中任意組合)，且植物內部存在一定含量的鉀，優選為單子葉平行葉脈植物。更優選莎草科薹草屬。
[0081]本實用新型制備多孔碳材料的過程中，步驟(3)中碳化過程的溫度控制會影響到多孔碳材料的碳化程度及碳化質量。如果將生物質前驅體材料的碳化溫度以T表示，則碳化過程的溫度以控制在T±50°C為宜，如果溫度過低則碳化無法進行，而雖然一定程度的高溫有利于碳化程度的提高，且增加孔隙率，但如果溫度過高，則會破壞已生成的孔道，影響材料孔道的均一分布，還有可能造成材料骨架的坍塌。本實用新型對碳化過程的加熱設備沒有嚴格的限制，如現有技術中常用的加熱爐等即可，優選管式爐，因為管式爐的溫度控制可通過其自身配置的熱電偶完成，較為方便。由于多孔碳材料的碳化程度與其應用領域有關，如，純碳化材料可來制造電極材料，部分碳化的材料通過進一步的性質測試，預計在在特定孔道大小，特定比表面積要求的應用領域有潛在應用。因此本實用新型方法可通過在一定程度內控制碳化過程的溫度，方便地控制多孔碳材料的碳化程度，以獲得不同用途的多孔碳材料。在步驟(3)中程序升溫時，升溫速度不宜過快，因為升溫過快容易導致受熱不均勻，進而導致碳化不均。優選的升溫速度為2-5攝氏度/分鐘，可以在保證受熱均勻的同時節省時間。
[0082]本實用新型制備多孔碳材料的過程中，碳化程度也可以通過碳化時間來調整，通常碳化時間越長，碳化越完全。優選的碳化時間為100分鐘，時間過短，碳化程度不夠，時間過長，碳化程度隨時間的延長而無明顯的增加，且會造成時間和原料成本增加。
[0083]烏拉草由于自身的結構和成分的特點，在材料中均勻分布了KCl，作為前驅體制備多孔碳材料可以在加熱過程中自身活化造孔，并可以利用生物質中全部種類木質纖維素，得到固形物可以達到30%以上，按木質纖維素碳源中含碳量計算收率則可以達到70%以上。
[0084]半纖維素種類比較多，一般近似通式C5(H20)n烏拉草中的半纖維素單體主要有:木聚糖，阿拉伯糖，糖醛酸，半乳糖，葡萄糖，鼠李糖。甘蔗和烏拉草同屬于單子葉植物，作為單子葉植物，烏拉草中含有全部三種木質素，即愈創木基型(guaiacum lignin, G)紫丁香型(syringa lignin,S)和對輕苯基型(P-hydroxyI phenyl lignin ,H) ο
[0085]本實用新型并不局限于前述的【具體實施方式】。本實用新型擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組入口 ο
【主權項】
1.一種多孔碳材料的智能制備系統，其特征在于，它包括:剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、溫度檢測模塊、感應模塊、加熱模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、pH檢測模塊和報警模塊，所述剪切模塊包括剪切裝置； 感應模塊包括設于剪切裝置入口的紅外感應器，所述紅外感應器用于感應物料的投入，并轉化為數字信號OOl傳遞至PLC;當2min內未感應到物料投入，則轉化為數字信號002傳遞至PLC; 溫度檢測模塊包括設于反應爐中的溫度檢測儀，用于檢測反應爐中的溫度，當爐內溫度第二次到達26°C時，向PLC傳遞數字信號101; PH檢測模塊包括設于水洗池內的pH檢測儀，用于檢測水洗池內的pH值，并轉化為數字信號102，傳遞至PLC; PLC分別與剪切模塊、鼓風出料模塊、氮氣模塊、PLC、感應模塊、加熱模塊、雜質去除模塊、水洗模塊、PH檢測模塊和報警模塊相連接;接收數字信號001，向剪切模塊傳遞執行信號201，并結合反應舟的長和寬及物料鋪于反應舟的厚度，模擬計算出物料投射曲線和鼓風強度，向鼓風出料模塊傳遞執行信號301;接收數字信號002，向剪切模塊傳遞執行信號202;并向鼓風出料模塊傳遞執行信號302;接收數字信號401，向報警模塊傳遞執行信號501;接收數字信號402，向加熱模塊傳遞執行信號601;接收數字信號101，向報警模塊傳遞執行信號502;接收數字信號403，30min后向雜質去除模塊傳遞執行信號701;接收數字信號404，向水洗模塊傳遞執行信號801;接收數字信號102，當pH值=7時，向水洗模塊傳遞執行信號802，并向報警模塊傳遞執行信號503; 剪切模塊接收執行信號201，啟動剪切裝置，將物料剪切至預定長度01;接收執行信號202，關閉剪切裝置； 鼓風出料模塊包括鼓風出料裝置，用于接收執行信號301，調整鼓風強度至預定強度01;調整發射筒的角度至預定角度01;使物料均勻平鋪于反應舟;接收執行信號302，關閉鼓風出料裝置，完成后向PLC傳遞數字信號401; 報警模塊包括報警器，用于接收執行信號501、執行信號502或執行信號503，啟動報警器2min后關閉； 氮氣模塊包括氮氣通入裝置，所述氮氣通入裝置上設有觸發按鈕一;所述氮氣通入裝置設有通氣口，所述通氣口伸入至反應爐中；所述通氣口能在水平平面任意轉動；當第一次觸發觸發按鈕一時，啟動氮氣通入裝置，即以3-10ml/min的氣流流速向反應爐中通入氮氣，并進行吹掃;Sh后自動關閉氮氣通入裝置，停止氮氣供應，并向PLC傳遞數字信號402; 加熱模塊包括設于反應爐的加熱裝置，用于接收執行信號601，啟動加熱裝置，升溫速度為3°C/分鐘，加熱至650°C后調節至保溫模式，保溫10min后關閉加熱裝置； 雜質去除模塊包括雜質去除裝置，所述雜質去除裝置設有觸發按鈕二，所述雜質去除裝置包括水洗池和氫氧化鈉溶液存儲箱，所述水洗池底端設有排污口 ；所述排污口設有電磁閥二；當所述觸發按鈕二第一次被觸發時，向水洗池放出預定劑量01的氫氧化鈉溶液，并向PLC傳遞數字信號403;接收執行信號701，開啟電磁閥二，1min后關閉，完成后向PLC傳遞數字信號404; 水洗模塊包括設于水洗池上的水洗裝置，所述水洗裝置包括水箱，所述水箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥三；用于接收執行信號801，執行水洗操作:即打開電磁閥三，向水池池中注入水，1min后關閉電磁閥三，并打開電磁閥二，1min后關閉，排出污水;反復進行水洗操作，直至接收執行信號802，停止水洗操作。2.如權利要求1所述的一種多孔碳材料的智能制備系統，其特征在于，所述剪切裝置設有進料口，所述進料口為兩條平行傳送帶的間隙，物料從所述間隙進入至剪切裝置中，所述傳送帶的一端設有剪切刀;物料隨傳送帶的移動而移動;傳送帶每向前移動預定長度01，則剪切刀運作一次;所述剪切裝置下端設有出料口，所述出料口與鼓風出料裝置的進料口連接;物料則直接從剪切裝置出料口進入鼓風出料裝置的進料口。3.如權利要求2所述的一種多孔碳材料的智能制備系統，其特征在于，鼓風出料裝置設有進料口和出料口，所述出料口正對于反應舟;所述出料口上設有發射筒，所述發射筒能在縱向平面任意轉動。4.如權利要求3所述的一種多孔碳材料的智能制備系統，其特征在于，所述氫氧化鈉溶液存儲箱上設有導管，所述導管上設有電磁閥一；當觸發按鈕二第一次被觸發時，則開啟電磁閥一，向水洗池放入預定劑量01的氫氧化鈉溶液。
【文檔編號】G05B19/05GK205500789SQ201521048549
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年12月16日
【發明人】李伊
【申請人】德陽九鼎智遠知識產權運營有限公司