CN104085889B - 一种颗粒活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒活性炭的制备方法，包括以下步骤：a)废旧轮胎橡胶预处理；b)污泥预处理；c)按重量份称取橡胶碳化物60-80份、污泥15-25份，生石灰5-15份，搅拌均匀；加入浓度为可溶性淀粉水溶液，搅拌均匀；d)造粒，造粒好的颗粒放入真空干燥箱中烘干；e)放入真空管式气氛炉，以氮气作为保护气，以5-10℃/min的升温速率，升温至900-1000℃，保温30-60min后，自然冷却至室温，用浓度为1mol/L的氢氧化钠浸泡10-15小时，用去离子水冲洗至中性，放入100℃真空干燥箱中烘干，制得粒径为3-5mm的活性炭颗粒。本发明颗粒活性炭吸附能力强，强度高，而且成本低廉，节约资源。

Description

一种颗粒活性炭的制备方法
技术领域
本发明属于水处理材料制备技术领域，具体的说，本发明涉及一种颗粒活性炭的制备方法。
背景技术
随着城市污水厂数量的增多，随之污泥的排放量也在急剧的增加。由于污泥中含有大量的有机物和无机物，若不加以有效的处理，将给环境带来二次污染。目前国内多污泥的处理主要有填埋、焚烧及能源化利用等，但存在二次污染较严重等问题。申请号为201110422233.7名称为：污泥基活性炭及其制备方法；申请号为：201110000831.5名称为：一种污泥活性炭及其制备方法等都介绍了污泥制备活性炭方法，但基本上都是制备粉末颗粒活性炭。
随着汽车工业的高速发展，废旧轮胎的数量也与日剧增，随着产生的是废旧橡胶轮胎的环境污染问题，不仅占用了大量的土地，而且容易滋生蚊蝇，造成了严重的环境问题，因此废旧橡胶轮胎的资源化利用是目前面临的一个突出的问题。目前废旧橡胶轮胎资源化方式包括：轮胎翻新、热解、生产胶粉和再生胶等。由于废旧轮胎橡胶含碳量高，因此通过炭化技术可制备活性炭材料。申请号为：200910228529名称为：一种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法。
活性炭是一种具有丰富的内部空隙结构和较高的比表面积的优良吸附材料，但其原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本较高。目前颗粒活性制备方法很多，但制备出的颗粒活性炭存在吸附能力弱、强度不高等缺点，特别是在水处理中容易造成颗粒分散，流失，影响污水处理效果等。
针对现有技术存在的相对不足，提出本发明。
发明内容
本发明目的是提供一种利用废旧轮胎橡胶和污泥作为原料制备的适用于受污染的空气、水体、土壤等处理的颗粒活性炭吸附材料。
本发明提供的技术方案是：一种颗粒活性炭的制备方法，包括以下步骤：
a)废旧轮胎橡胶预处理：将废旧轮胎橡胶粉碎后，过100目筛网后的颗粒放入真空管式气氛炉，温度为300℃下炭化30分钟，自然冷却后即得到初始孔隙结构的碳化物；
b)污泥预处理：污泥干燥脱水后含水率低于20％，将其放入行星球磨机中研磨，过100目筛网后的颗粒，备用；
c)按重量份称取预处理后的橡胶碳化物60-80份、预处理后污泥15-25份，生石灰5-15份，将三者混合搅拌均匀；加入浓度为3-5mol/L可溶性淀粉水溶液，固液比为5：1-6：1，继续搅拌均匀；
d)搅拌均匀的混合泥料放入造粒成型机中，形成颗粒粒径为4-6mm的均匀小球，再把造粒好的颗粒放入60-80℃真空干燥箱中烘干1-2小时；
e)烘干好的颗粒，放入真空管式气氛炉，以氮气作为保护气，以5-10℃/min的升温速率，升温至900-1000℃，保温30-60min后，自然冷却至室温，用浓度为1mol/L的氢氧化钠浸泡10-15小时，用去离子水冲洗至中性，放入100℃真空干燥箱中烘干，制得粒径为3-5mm的活性炭颗粒。
将制备好的活性炭颗粒，进行比表面积测定为300-400m2/g，抗压强度为4-5Mpa。
本发明的有益效果是：
本发明利用废旧轮胎橡胶和污泥作为原料制备颗粒活性炭，不仅吸附能力强，强度高，而且成本低廉，节约资源，同时一并解决了废橡胶和污泥的环境污染问题，不仅减少了橡胶污泥对环境产生的影响，而且能够对污染的水体、土壤等进行有效的治理，实现两种固体废弃物的高值化利用。
本发明制备出的活性炭颗粒粒径控制在3-5mm。本发明利用污泥中含有的无机化学成分SiO2、Al2O3等物质与加入的生石灰，在高温条件下反应生产硅酸三钙、硅酸二钙和铝酸三钙等形成强度的物质，从而提高了颗粒活性炭的强度。
通过高温炭化，无需加活化剂氯化锌、硫酸或氢氧化钾等物质就能实现高效吸附的效果。
本发明采用加入可溶性淀粉，主要能起到容易造粒成型，高温下可溶性淀粉，分解挥发使颗粒活性表面内容形成均匀的孔洞，从而提高吸附能力。
具体实施方式
实施例1：
本实施例的一种颗粒活性炭的制备方法，包括以下步骤：
a)废旧轮胎橡胶预处理：将废旧轮胎橡胶粉碎后，过100目筛网后的颗粒放入真空管式气氛炉，温度为300℃下炭化30分钟，自然冷却后即得到初始孔隙结构的碳化物；
b)污泥预处理：污泥干燥脱水后含水率低于20％，将其放入行星球磨机中研磨，过100目筛网后的颗粒，备用；
c)按重量份称取预处理后的橡胶碳化物60份、预处理后污泥25份，生石灰15份，将三者混合搅拌均匀；加入浓度为5mol/L可溶性淀粉水溶液，固液比为5：1，继续搅拌均匀；
d)搅拌均匀的混合泥料放入造粒成型机中，形成颗粒粒径为4-6mm的均匀小球，再把造粒好的颗粒放入80℃真空干燥箱中烘干1小时；
e)烘干好的颗粒，放入真空管式气氛炉，以氮气作为保护气，以5-10℃/min的升温速率，升温至900-1000℃，保温30-60min后，自然冷却至室温，用浓度为1mol/L的氢氧化钠浸泡10-15小时，用去离子水冲洗至中性，放入100℃真空干燥箱中烘干，制得粒径为3-5mm的活性炭颗粒。
将制备好的活性炭颗粒，进行比表面积测定为300-400m2/g，抗压强度为4-5Mpa。
实施例2：
本实施例的一种颗粒活性炭的制备方法，包括以下步骤：
a)废旧轮胎橡胶预处理：将废旧轮胎橡胶粉碎后，过100目筛网后的颗粒放入真空管式气氛炉，温度为300℃下炭化30分钟，自然冷却后即得到初始孔隙结构的碳化物；
b)污泥预处理：污泥干燥脱水后含水率低于20％，将其放入行星球磨机中研磨，过100目筛网后的颗粒，备用；
c)按重量份称取预处理后的橡胶碳化物80份、预处理后污泥15份，生石灰5份，将三者混合搅拌均匀；加入浓度为3mol/L可溶性淀粉水溶液，固液比为6：1，继续搅拌均匀；
d)搅拌均匀的混合泥料放入造粒成型机中，形成颗粒粒径为4-6mm的均匀小球，再把造粒好的颗粒放入60℃真空干燥箱中烘干2小时；
e)烘干好的颗粒，放入真空管式气氛炉，以氮气作为保护气，以5-10℃/min的升温速率，升温至900-1000℃，保温30-60min后，自然冷却至室温，用浓度为1mol/L的氢氧化钠浸泡10-15小时，用去离子水冲洗至中性，放入100℃真空干燥箱中烘干，制得粒径为3-5mm的活性炭颗粒。
将制备好的活性炭颗粒，进行比表面积测定为300-400m2/g，抗压强度为4-5Mpa。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种颗粒活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)废旧轮胎橡胶预处理：将废旧轮胎橡胶粉碎后，过100目筛网后的颗粒放入真空管式气氛炉，温度为300℃下炭化30分钟，自然冷却后即得到初始孔隙结构的碳化物；
b)污泥预处理：污泥干燥脱水后含水率低于20％，将其放入行星球磨机中研磨，过100目筛网后的颗粒，备用；
c)按重量份称取预处理后的橡胶碳化物60-80份、预处理后污泥15-25份，生石灰5-15份，将三者混合搅拌均匀；加入浓度为3-5mol/L可溶性淀粉水溶液，固液比为5：1-6：1，继续搅拌均匀；
d)搅拌均匀的混合泥料放入造粒成型机中，形成颗粒粒径为4-6mm的均匀小球，再把造粒好的颗粒放入60-80℃真空干燥箱中烘干1-2小时；
e)烘干好的颗粒，放入真空管式气氛炉，以氮气作为保护气，以5-10℃/min的升温速率，升温至900-1000℃，保温30-60min后，自然冷却至室温，用浓度为1mol/L的氢氧化钠浸泡10-15小时，用去离子水冲洗至中性，放入100℃真空干燥箱中烘干，制得粒径为3-5mm的活性炭颗粒。
2.根据权利要求1所述的一种颗粒活性炭的制备方法，其特征在于，将制备好的活性炭颗粒，进行比表面积测定为300-400m2/g，抗压强度为4-5MPa。
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