CN1009356B - 利用新型碳质原料制备柱状活性炭的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用新型碳质原料制备柱状活性炭的方法，属于气态活化剂制备活性炭技术领域。目前制备活性炭多采用木材、煤、果壳等作碳质原料。为将污染环境的糖醛废渣变废为宝，并解决糖醛渣制备粉状活性炭的种种缺点，本发明将生产糖醛的糖醛废渣作为制备活性炭的碳质原料，采取合理工艺。制备多种规格和性能的柱状活性炭。糖醛废渣来源广，价格便宜，该制备方法还能降低能耗，大大缩短生产周期，降低生产成本，经济效益十分显著。

Description

本发明涉及一种用气态活化剂制备活性炭的方法，特别是一种采用工业废渣作碳质原料制备柱状活性炭的方法。

目前用气态活化剂制备活性炭的方法，通常采用木材、煤炭、果壳等作碳质原料，用蒸汽、燃烧气或它们的混合气体作为活化介质，经混捏、造粒、干燥、炭化、活化、净化等主要常规工序制备活性炭。活化阶段一般要在460-600℃温度条件下活化24-72小时。例如以木材或木材废料作碳质原料制备活性炭，由于活化需24-48小时，因而制造工艺中周期长，能耗大，产品得率低，再加上原料缺且价格高，使其生产和使用都受到了一定限制。如采用烟煤、长烟煤或褐煤等作为碳质原料，需加煤焦油，煤沥青、石油沥青粘合剂进行混捏，造粒。以上粘合剂货源短缺，价格昂贵，同时活化周期长达72小时，能耗高，产率低，生产成本相应提高，使生产规模受到一定限制。

工业生产糠醛的糠醛废渣，含大量H₂SO₄和SO^2- ₄离子，如果将糠醛废渣作燃料，要放出大量SO₂气体，腐蚀锅炉、管道;用作有机肥料施入土壤中，糠醛废渣中的大量H₂SO₄会破坏土壤;同样也不能作饲料。加之糠醛废渣比重小，数量大，占地面积多，所以堆集如山的糠醛废渣是目前一种严重影响环境的工业废料。

DT2926-602号专利说明书中也公开了一种采用玉米糠醛渣为原料制备活性炭的方法，但该方法是将糠醛渣不经造粒而直接经空气干燥后炭化、活化处理制备活性炭，因而存在以下不足之处：1、只能生产粉状活性炭，粉状活性炭吸附效果好，但应用范围有限，只能用于液相吸附，且只能一次性使用，不能再生，使用过程中有二次污染，沉淀速度慢，需压滤过滤，2、糠醛渣不经造粒直接炭化 后，一般情况下，因糠醛渣中含有约36-40%左右的粉末透气性差，气态活化剂不能活化这些粉末，必须筛选弃去，造成糠醛渣的利用率低，产品成本高;3、糠醛渣不经造粒生产粉状活性炭时，粉尘飞扬，使操作环境恶劣;4、糠醛渣不经造粒直接干燥后高温炭化、活化，易结块、堵炉、结渣，从而影响生产的正常进行。

本发明的目的是选用对环境有污染影响而各种条件又适合制备活性炭的廉价工业废料作原料来代替大量的木材、煤炭、煤焦油、煤沥青、石油沥青等紧缺原料，采用合理工艺制备多规格多性能的活性炭产品。开发提供生产活性炭新型碳质原料，降低活性炭成本，扩大活性炭使用市场，减少污染而治理污染。

本发明的目的可以通过以下措施来实现。

一种利用新型碳质原料制备柱状活性炭的方法，新型碳质原料为糠醛渣，该方法包括原料含水量的控制、300-550℃下炭化0.5-2小时以及使用水蒸汽或高温烟道气和水蒸汽的混合气，于800-1000℃下活化2-16个小时，其特征在于将湿基糠醛渣经混捏、一定压模孔径下挤压成型和干燥后，再进行炭化和活化。

为降低湿基糠醛渣中的灰分，除去沙子、石子、炉渣等，湿基糠醛渣可经除杂质后进行混捏，除杂质可采用筛选等方式。湿基糠醛渣造粒后最好采用自然风干或50-200℃下干燥2-8小时，再进行炭化、活化。最佳条件为380-400℃下炭化40分钟，950-1000℃下用活化气体活化2-4小时，最后经净化、干燥、必要时粉碎（如制备粉状活性炭时）各种目数包装。

糠醛废渣来源广，数量大，该制备方法不仅可以除掉大量糠醛废渣，减少环境污染和占地面积、同时因糠醛废渣价格十分便宜，经济效益十分显著。如按我国年计划产糠醛7万吨计，每年可排出 182万吨湿基糠醛废渣。活性炭的产率平均是湿基糠醛废渣的11.72%，每年排出的糠醛废渣可制备活性炭21.33万吨，按国内市场活性炭平均售价4200元/吨计，每年所排出的糠醛废渣就可获益8.959亿元，经济效益十分可观。按我国目前年需用各种活性炭5万吨计。除满足我国市场需用外，还可出口16.33万吨。如果用木材作为碳质原料，每吨活性炭平均用木材8-9吨。用糠醛废渣作为碳质原料，每年还可节约木材191.98万吨。同时粒状活性炭具有气、液相都能使用，可反复再生使用数次甚至数十次，不会引起二次污染，不需压滤过滤等优点。由于糠醛渣本身多种有机质在最佳炭化温度条件下分解和SO^2- ₄离子在活化阶段共同起到的催化造孔作用，使产品在制备过程中比起采用其他碳质原料更易活化，又加之生产过程中，经造粒和干燥后再炭化、活化，不会造成粉尘飞扬污染环境，糠醛渣中的粉末也不必除去，因而糠醛渣利用率高，产品得率提高，能耗少，生产成本大大降低。本发明之制备方法不需加任何粘合剂，颗粒强度是利用糠醛渣本身多种有机质在最佳炭化温度下分解收缩和炭的结晶形成骨架而形成;因而本发明不仅可节约大量木材、煤炭，还可节约大量的煤焦油、煤沥青、石油沥青等化学工业和其它工业的紧缺原料，又解决了糠醛渣造粒按已知技术添加粘合剂造粒难甚至不能造粒的难题。本发明采用造粒措施，可在易于控制的温度范围内操作，又不易结渣，不需制备粉状活性炭时难于控制的分阶段进行的慢速升温，不需补充惰性气体防止结块，因而生产周期缩短，采用本发明可在不同炭化，活化工艺条件下，制成各种不同孔径的多种性能的优良柱状或粉状活性炭产品，产品比表面积可控制在600-1000m²/g，亚甲基兰吸附值在180-260mg/g，对食品、化工等工业是一种优良的吸附剂和脱色剂，尤适用于饮用水和气体 净化及污水处理，还可用作催化剂载体等。

下面是本发明的二实施例。

例1：采用某糠醛化工厂含50%水份的湿基糠醛废渣4400克经除杂质后进行混捏，在螺旋挤压机中造粒为φ3.5mm，L10-20mm的圆柱状颗粒，自然风干6小时，380-400℃温度范围内恒温炭化40分钟，900℃时用水蒸汽活化2小时，得到545.6克以下圆柱状颗粒活性炭产品：

产品得率    12.4%

比表面积 870.9m²/g

总孔容积 （0-50

）0.41cm³/g

孔径分布大小（

）占总孔容积的百分数

φ40

以上 23.0%

φ20-40

47.2%

φ20

以下 29.8%

PH值    5.8

亚甲基兰吸附    230mg/g

堆积重    414g/L

例2：采用某糠醛化工厂含59%水份的湿基糠醛废渣4000克经混捏，在螺旋挤压机中挤压造粒为φ3.5mm圆柱状颗粒，110℃干燥2小时，360-380℃炭化60分钟，900℃时用水蒸汽活化2.5小时，粉碎至180目，得到448.0克以下粉状活性炭产品：

产品得率    11.2%

比表面积 993.1m²/g

总孔容积 （0-60

）0.46cm³/g

孔径大小分布（

）占总孔容积的百分数

φ40

以上 18.7%

φ20-40 46.8%

φ20

以下 34.5%

PH值    6.0

亚甲基兰吸附    260mg/g

堆积重    420g/L

Claims (2)

1、一种利用糠醛渣制备柱状活性炭的方法，包括原料含水量的控制、300-500℃下炭化0.5-2小时以及使用水蒸汽或高温烟道气和水蒸汽的混合气，于800-1000℃温度下活化2-16小时，其特征在于将湿基糠醛渣经混捏、一定压模孔径下挤压成型和干燥后，再进行炭化和活化。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于湿基糠醛渣经除杂质后进行混捏。