CN102432005B - 一种深度净化饮用水的活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深度净化饮用水的活性炭及其制备方法。该方法包括如下步骤：(1)弱粘煤经破碎和磨粉后与添加剂混合得混合料；所述混合料经压块成型得压块料；所述添加剂选自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少两种；(2)将所述压块料进行炭化得炭化产物；(3)所述炭化产物经活化后即得所述活性炭。本发明提供的活性炭具有应用水深度净化专用功能，填补了国内空白，为功能型活性炭系列产品添加了新的产品；本发明提供的制备方法简单，工业上具有可操作性，属于低成本，高性能产品，具有较大的经济价值和社会意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭及其制备方法，特别涉及一种深度净化饮用水的活性炭及其制备方法。
背景技术
我国是目前世界上最贫水的13个国家之一，据经济合作与发展组织最新公布的《中国环境绩效评估》报告，目前流经中国城市的超过75％的水体不适合饮用，30％以上的检测河流水质属于劣V类。随着工业发展，城市生活饮用水水源受污染程度日益加剧，同时随着生活水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。
活性炭由于具有巨大的比表面积及发达的空隙结构，因此对水中溶解态有机物如酚类化合物等具有较强的吸附能力，适用于饮用水深度净化。
国内尚无用于饮用水深度净化的专用活性炭。而市场采用的活性炭产品主要有两类，即由柱状活性炭破碎制成，或者采用原煤直接破碎活性炭，这两类产品用于饮用水深度处理均存在难以解决的弊端。未能完全达到生活饮用水净化处理用活性炭的标准。
国内制备柱状活性炭通常采用的工序是：1、磨粉，将原料煤经磨粉机进行磨粉；2、压条成型，将煤粉、煤焦油(粘结剂)和少量水搅拌、混合、压条成型；3、炭化，将成型料炭化；4、活化，将炭化料加入斯列普炉进行活化；5、破碎，将活化后的柱状活性炭破碎(筛分成不定型颗粒活性炭用于饮用水净化)。(公开号GK87100558)
生产柱状活性炭存在以下问题：1、生产工艺复杂，破碎得率低，生产成本相对高昂；2、由于必须使用煤焦油等作为黏结剂，因此也使得煤焦油资源不能有效利用，生产过程对环境影响大。
国内制备原煤直接破碎活性炭的工序是：1、破碎，将原料煤破碎成产品所要求的粒度颗粒(粒度范围为1-8mm)；2、炭化或煅烧；3、活化，将破碎原煤直接活化，或将炭化煅烧后的煤进行活化。(专利号：ZL97111096.4)(一种用无烟煤制造的不定型颗粒活性炭及其制造方法)。该方法生产的原煤直接破碎活性炭存在堆比重轻、机械强度低等缺点。
以上两种方法制备的活性炭，用于饮用水深度净化，很难在较长使用寿命的的条件下，提供达标的饮用水。国内尚未有饮用水深度净化专用活性炭，国外，饮用水净化主要采用压块破碎活性炭。
饮用水深度净化活性炭的评价指标主要指碘值、亚甲蓝吸附值、强度、对比重、漂浮率等，以确定活性炭吸附性能和物化性能的优劣。
发明内容
本发明的目的是提供一种深度净水用活性炭及其制备方法。
本发明提供的一种深度净水用活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)弱粘煤经破碎和磨粉后与添加剂混合得混合料；所述混合料经压块成型得压块料；所述添加剂选自NaOH、KOH、NaNO3、KCl和KNO3中至少两种；
(2)将所述压块料进行炭化得炭化产物；
(3)所述炭化产物经活化后即得所述活性炭。
本发明提供的制备方法通过加入所述添加剂，在活化过程中可促进孔的发育，使活性炭产品中的孔结构可以更有效的吸附水中的有机物分子。
上述的制备方法中，所述添加剂与所述弱粘煤的质量份数比可为(0-1.5)∶100，但所述添加剂的量不为零，具体可为0.1∶100、0.15∶100或1.05∶100。
上述的制备方法中，步骤(1)中所述压块成型的压力可为20MPa-50MPa，具体可为20MPa、30MPa或50MPa。
上述的制备方法中，步骤(2)中所述炭化终温可为550℃-650℃，具体可为550℃、600℃或650℃；所述炭化的时间可为2小时-5小时，具体可为2小时、3小时或5小时，所述炭化的升温速率可为4℃/min-10℃/min，具体可为4℃/min、6℃/min或10℃/min。
上述的制备方法中，步骤(3)中所述活化的温度可为800℃-950℃，具体可为850℃、900℃或950℃；所述活化的时间可为4小时-8小时，具体可为4小时、6小时或8小时；步骤(3)中所述活化可在多膛炉中进行。
本发明还提供了由上述方法制备的活性炭。
本发明提供的制备方法的工艺流程简单、运行成本低，并且制备出的压块活性炭产品具有得率高、机械强度高、吸附性能好等优点，非常适用于饮用水深度净化；
本发明具有以下优点：
(1)制备方法：本发明通过将定量添加剂加入原料煤粉中，通过压块成型、炭化、活化等过程制得，工艺易于实现，运行成本较柱状性活性炭生产工艺低，适合大规模生产。
(2)产品性能：本发明制备的活性炭具有吸附容量大、机械强度好、堆比重高等特点，是优质的饮用水深度净化的的专用活性炭；本方法采用多膛炉活化，制备的产品，性能好且质量稳定，产品得率高。
(3)工业应用：相对与市场现有的饮用水深度净化活性炭，该产品具有专向用于饮用水净化的功能。实现此类专用产品的大规模工业生产，是解决中国目前饮用水安全并满足我国逐年提高的饮用水净化需求。
综上，本发明提供的活性炭具有应用水深度净化专用功能，填补了国内空白，为功能型活性炭系列产品添加了新的产品；本发明提供的制备方法简单，工业上具有可操作性，属于低成本，高性能产品，具有较大的经济价值和社会意义。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、深度净水用活性炭的制备
(1)破碎和磨粉：将弱粘煤破碎为5-7mm的粒度，然后经过球磨机制粉得到粉料，磨粉后的粒度达到99％以上通过200目；
(2)压块成型：将上述得到的粉料与NaOH和KCl混合均匀的混合粉料，其中NaOH、KCl与弱粘煤的质量份数比为0.1∶0.05∶100，利用对辊高压成型设备对混合粉料在20MPa压强下进行干法压块成型得压块料；
(3)炭化：将上述的得到的合格粒度的压块料在多膛炉内进行炭化得炭化料，炭化终温为550℃，炭化时间为5小时，控制升温速率为4℃/min；
(4)活化：将炭化料用多膛炉活化，活化温度为850℃，活化时间为8小时，得到活化料，再经破碎、筛分后，得到破碎颗粒活性炭产品。
本实施例制备的活性炭的性能参数如表1所示。
实施例2、深度净水用活性炭的制备
(1)破碎和磨粉：：将弱粘煤破碎为5-7mm的粒度，然后经过球磨机制粉得到粉料，磨粉后的粒度达到99％以上通过200目；
(2)压块成型：将上述得到的粉料与NaOH和KNO3混合均匀的混合粉料，其中NaOH、和KNO3与弱粘煤的质量份数比为0.05∶0.05∶100，利用对辊高压成型设备对混合粉料在30MPa压强下进行干法压块成型得压块料；
(3)炭化：将上述的得到的合格粒度的压块料在多膛炉内进行炭化得炭化料，炭化终温为650℃，炭化时间为2小时，控制升温速率为10℃/min；
(4)活化：将炭化料用多膛炉活化，活化温度为950℃，活化时间为4小时，得到活化料，再经破碎、筛分后，得到破碎颗粒活性炭产品。
本实施例制备的活性炭的性能参数如表1所示。
实施例3、深度净水用活性炭的制备
(1)破碎和磨粉：：将弱粘煤破碎为5-7mm的粒度，然后经过球磨机制粉得到粉料，磨粉后的粒度达到99％以上通过200目；
(2)压块成型：将上述得到的粉料与KOH和NaNO3混合均匀的混合粉料，其中KOH和NaNO3与弱粘煤的质量份数比为1.0∶0.05∶100，利用对辊高压成型设备对混合粉料在50MPa压强下进行干法压块成型得压块料；
(3)炭化：将上述的得到的合格粒度的压块料在多膛炉内进行炭化得炭化料，炭化终温为600℃，炭化时间为3小时，控制升温速率为6℃/min；
(4)活化：将炭化料用多膛炉活化，活化温度为900℃，活化时间为6小时，得到活化料，再经破碎、筛分后，得到破碎颗粒活性炭产品。
本实施例制备的活性炭的性能参数如表1所示。(按国标检测)
表1国家标准优级品净水活性炭与实施例1-3制备的活性炭的性能指标
上述实施例活性炭的碘值、亚甲蓝值和耐磨强度分别按GB/T7702.7-2008、GB/T7702.6-2008和GB/T 12496.6-1999进行检测。
Claims (3)
1.一种深度净水用活性炭的制备方法，包括如下步骤：
（1）弱粘煤经破碎和磨粉后与添加剂混合得混合料；所述混合料经压块成型得压块料；所述添加剂选自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少两种；
（2）将所述压块料进行炭化得炭化产物；
（3）所述炭化产物经活化后即得所述活性炭；
所述添加剂与所述弱粘煤的质量份数比为（0-0.15）：100，但所述添加剂的量不为零；
步骤（1）中所述压块成型的压力为20MPa-50MPa；
步骤（2）中所述炭化终温为550℃-650℃；所述炭化的时间为为2小时-5小时，所述炭化的升温速率为4℃/min-10℃/min；
步骤（3）中所述活化的温度为800℃-950℃；所述活化的时间为4小时-8小时。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（3）中所述活化在多膛炉中进行。
3.权利要求1或2所述方法制备的活性炭。
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