CN104401993B - 一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法 - Google Patents

一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法,利用废弃木质纤维素类原料作为原料,以制浆工业副产品—造纸白泥为活化剂,糯米浆为粘结剂制备高比表面积、高强度的富钙成型活性炭。本发明一方面利用造纸白泥中的主要成分CaCO3(含量>90%)在高温分解释放出的CO2作为活化气体,对原料进行高效的原位物理活化;另一方面以糯米浆为粘结剂和仿生矿化模板剂,使炭样中造纸白泥分解后的残留石灰在糯米浆的调控下仿生矿化形成高强度的方解石晶型碳酸钙,从而进一步发挥出糯米灰浆优异的粘结性、仿生碳化增强效应,一步制备获得高强度、大比表面积且富含氧化钙和碳酸钙的柱状成型活性炭,二者协同作用可以发挥出更为优异的脱硫、脱氯功能。

Description

一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境友好材料制备与应用技术领域,具体涉及一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法,。
背景技术
[0002] 活性炭性质稳定,具有优良的吸附性能,耐酸碱、耐热,不溶于水或有机溶剂、容易再生,是一种环境友好型吸附剂。由于活性炭具有吸、脱附速度快,可再生等优点,从而成为一种极为广泛的吸附净化材料,在环保领域日益显示出其主导地位,越来越受到人们的重视。随着活性炭新的应用领域的出现以及对性能更好的新产品的需求,使得活性炭的制备在传统的制备基础上朝着多样化、新颖性、针对性发展。在活性炭利用方面,成型活性炭的制备是拓展其应用领域的重要一环;另一方面,增加活性炭吸附以外的功能,强化其使用效果,形成具有特异用途的复合机能亦是其重要的研究方向。与粉末状活性炭相比,成型活性炭具有较大的尺寸,较高的强度与堆积密度,且无粉尘污染,在储存、运输、使用过程中极具优势,易于满足不同行业的用途。
[0003] 随着我国经济的高速发展,化石资源消耗不断增长,燃煤产生了大量的含硫、氮氧化物以及二氧化碳的烟气,造成了酸雨和温室效应,严重地阻碍了我国经济的发展。在各种烟气治理方法中,活性炭吸附法是唯一能脱除烟气中多种杂质的方法,其中包括S02、氮氧化物、烟尘粒子、汞、二恶英、呋喃、重金属、挥发分有机物及其他微量元素,活性炭吸附法脱硫脱硝被认为是一种最有发展前景的脱硫脱硝技术,成为各国竞相研究开发的重要技术。成型活性炭的制备是活性炭法脱硫技术的基础,目前活性炭脱硫剂主要是颗粒活性炭,但存在脱硫容量低、脱硫速率慢、流体力学性能不佳、易掉渣等缺点,开发经济高效、填充性能好的成型活性炭材料就成为推动活性炭法脱硫技术向前发展的关键。
[0004] 制备成型活性炭主要包括3个步骤:制备成型体、炭化以及活化。根据3个步骤的不同,目前的制备方法大致可分为3类:(1)直接将具有设定形状和尺寸的木材等天然植物炭化活化,此方法成型简易,产品抗压强度高,但耐磨强度下降太多。(2)用粘结剂将碳质前驱体原料粘结成型,然后炭化,视需要可进一步进行活化。此类方法在成型前驱体的组成、状态以及粘接剂的种类上能够进行一定的选择和调控,但该方法通常难以在保证其机械强度的条件下,制得高比表面积的成型活性炭。(3)采用粘结剂将粉体活性炭或活性炭纤维粘结成型,然后对粘接剂进行处理,保证型炭的整体性能稳定。这种成型方法得到的产品,尽管对活性炭的孔隙会造成一定的堵塞,但型炭的比表面积和孔隙率仍能够达到较高的水平,抗压强度也较理想,但该法因此成本较高。
[0005] 在成型活性炭的生产与应用中,比表面积和机械强度是两个最重要的衡量指标。综合来看,制备高性能的成型活性炭,现有的研究结果并不理想,所制备的成型活性炭难以在具有高吸附性能的基础上,保持较好的机械强度,反之亦然。因此,需要进一步寻求新型高效的功能活化剂,通过制备方法的创新以及成型工艺的优化,降低活性炭生产成本,减少污染,还能同步赋予活性炭更加突出的性能,制备出品种多样的高性能的专用成型活性炭,以满足不同行业的各种需求;在成型活性炭胶粘剂的开发方面,注重发展资源丰富、无毒无臭、可生物降解、价廉的天然粘合剂的应用亦具有重要意义。
[0006] 以糯米浆和石灰为主要成分的糯米灰浆是我国古代劳动人民发明的一种特殊有机-无机建筑胶凝材料,具有耐久性好、自身强度和黏结强度高、韧性强、防渗性好等优良性能。以糯米浆为粘结剂,造纸白泥为功能活化剂活化杉木肩等木质纤维素原料制备富钙成型活性炭的相关研究尚未见报道。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种高强度富钙成型活性炭及其制备方法,利用造纸白泥中的主要成分CaC03在高温达到800°C时分解释放出的C0 2对样品进行活化,并利用糯米灰浆优良的粘结性和强度,制备出高强度富含微孔的优质成型活性炭,具有显著的经济和生态效益。
[0008] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0009] —种高强度富钙成型活性炭的制备方法包括以下步骤:
[0010] (1)将废弃木质纤维素类原料粉碎,过200目筛,105~110°C烘干12~24h至恒重;
[0011] (2)将步骤(1)的原料与造纸白泥混合均匀后,置于马弗炉中,在隔绝空气条件下,以5°C /min的升温速度升温至400°C,保温lh进行预炭化;然后以10°C /min的升温速度继续升温至850~1000°C,保温l~3h后自然冷却,得到炭化样;
[0012] (3)将蒸馏水和糯米粉混合均匀,煮沸2~3h,期间定时补水、搅拌,配制成糯米浆;
[0013] (4)将步骤(2)的炭化样与步骤(3)的糯米浆混合均匀,捏合,压片成型,置于空气中自然干燥1-2周,然后置于马弗炉中在200~300°C下热处理l~2h,即得所述的高强度富钙成型活性炭。
[0014] 步骤(2)中木质纤维素类原料与造纸白泥的质量比为1.5:1~2:1。
[0015] 步骤(3)所述的糯米浆的质量分数为10~ 15%ο
[0016] 步骤(4)所述的炭化样与儒米楽的质量比为1:1~1:2。
[0017] 步骤(4)所述的压片成型的压力为2~3MPa。
[0018] 步骤(4)所述的压片的厚度为0.5~1.0 cm ο
[0019] 所述的高强度富钙成型活性炭的比表面积最大值为1036m2/g,其中微孔表面积为622.7 ra/g,总孔容为0.40m3/g,最大碘吸附值为1037mg/g,亚甲基蓝的最大吸附值为262.5 mg/g,抗压强度为 59.4MPa。
[0020] 本发明的显著优点在于:本发明以木材加工废弃物杉木肩(或其他木质纤维素类原料)为原料,尝试以造纸白泥为功能型活化剂,首次利用糯米灰浆这一古老却又不同寻常的绿色有机-无机胶凝材料作为粘结剂,充分发挥糯米灰浆优异的黏结性和碳化增强效应,简易制备获得大比表面积、高强度的新型富钙成型活性炭,为开发具有高效烟气脱硫、工业脱氯、0)2捕集等机能复合型成型活性炭的高效、低成本制备探索了一条新途径。
[0021] 以糯米灰浆作为活性炭成型的粘结剂不仅粘结性能优异,相对于传统粘结剂也更加绿色环保;以造纸白泥作为功能型活化剂大大提升了这一制浆行业副产品的附加值;石灰、石灰石和活性炭在工业脱硫、脱氯有着广泛的应用,因此本发明制备获得的富钙成型活性炭,不仅比表面积大、机械强度高且富含反应性钙化物,二者协同作用可以发挥出更优异的脱硫、脱氯等功能。
具体实施方式
[0022] 实施例1
[0023] (1)将废弃杉木肩(或其他木质纤维素类原料),粉碎,过200目筛,105~110°C烘干12h至恒重后,用密封袋封装后置于干燥器中备用。
[0024] (2)将步骤(1)中所述的杉木肩(或其他木质纤维素类原料)与造纸白泥按1:1(质量比)混合均匀后,取适量该混合料置于马弗炉中,在隔绝空气条件下,以5°C /min的升温速度升温至400°C,保温lh进行预炭化;然后以10°C /min的升温速度,在850°C下进行炭化烧结,达到最高温度时保温1.5h后自然冷却,取出即得到炭化样。
[0025] (3)糯米浆的制备:按1%:mra = 9:1的比例称取蒸馏水和糯米粉,将两者混合均匀放入到电饭煲煮沸2h,期间定时补水、搅拌,配制成质量分数为10%的糯米浆。
[0026] (4)将步骤(2)所述的炭样与糯米浆1:2(质量比)混合均匀并进行简单的机械捏合;然后在2MPa压力下进行压片成型,压片(厚度为0.5cm)置于空气中自然干燥1周,然后置于马弗炉中在200°C下热处理lh,即可制得高强度富钙成型活性炭。
[0027] 实施例2
[0028] (1)将废弃杉木肩(或其他木质纤维素类原料),粉碎,过200目筛,105~110°C烘干24h至恒重后,用密封袋封装后置于干燥器中备用。
[0029] (2)将步骤(1)中所述的杉木肩(或其他木质纤维素类原料)与造纸白泥按2:3(质量比)混合均匀,取适量该混合料置于马弗炉中,在隔绝空气条件下,以5°C /min的升温速度升温至400°C,保温lh进行预炭化;然后以10°C /min的升温速度,在900°C下进行炭化烧结,达到最高温度时保温2.5h后自然冷却,取出即得到炭化样。
[0030] (3)糯米浆的制备:按1%:mra = 9:1的比例称取蒸馏水和糯米粉,将两者混合均匀放入到电饭煲煮沸3h,期间定时补水、搅拌,配制成质量分数为10%的糯米浆。
[0031] (4)将步骤(2)所述的炭样与糯米浆按1:2(质量比)混合均匀并进行简单的机械捏合;在2.5MPa下进行压片成型,压片(厚度为0.7cm)置于空气中自然干燥2周,然后置于马弗炉中在300°C下热处理lh,即可制得高强度富钙成型活性炭。
[0032] 实施例3
[0033] (1)将废弃杉木肩(或其他木质纤维素类原料),粉碎,过200目筛,105~110°C烘干24h至恒重后,用密封袋封装后置于干燥器中备用。
[0034] (2)将步骤(1)中所述的杉木肩(或其他木质纤维素类原料)与造纸白泥按3:2(质量比)混合均匀,取适量该混合料置于马弗炉中,在隔绝空气条件下,以5°C /min的升温速度升温至400°C,保温lh进行预炭化;然后以10°C /min的升温速度,在950°C下进行炭化烧结,达到最高温度时保温2h后自然冷却,取出即得到炭化样。
[0035] (3)糯米浆的制备:按1%:mra = 9:1的比例称取蒸馏水和糯米粉,将两者混合均匀放入到电饭煲煮沸3h,期间定时补水、搅拌,配制成质量分数为10%的糯米浆。
[0036] (4)将步骤(2)所述的炭样与糯米浆按1:1(质量比)混合均匀,并进行简单的机械捏合;在3.0MPa下进行压片成型,压片(厚度为0.5cm)置于空气中自然干燥2周,然后置于马弗炉中在300°C下热处理1.5h,即可制得高强度富钙成型活性炭。
[0037] 实施例4
[0038] 按照国家标准GB/T 12496.10-1999和GB/T 12496.8-1999测定活性炭的吸附性會泛。
[0039] 活性炭碘吸附值大于1000 mg/g,亚甲基蓝吸附值可达260mg/g,满足活性炭一级品国家标准的吸附性能指标。
[0040] 实施例5
[0041] 采用万能试验机测定所制备富钙成型活性炭的抗压强度。
[0042] 富钙成型活性炭压缩强度大于55.0MPa ο
[0043] 实施例6
[0044] 采用比表面自动分析仪测定制备的富钙成型活性炭的比表面积。
[0045] 比表面积大于1036m2/g,其中微孔面积达到623 m2/g,总孔容可达0.40m3/g。
[0046] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:包括以下步骤: (1)将废弃木质纤维素类原料粉碎,过200目筛,105~110°C烘干12~24h至恒重; (2)将步骤(1)的原料与造纸白泥混合均匀后,置于马弗炉中,在隔绝空气条件下,以5°C /min的升温速度升温至400°C,保温lh进行预炭化;然后以10°C /min的升温速度继续升温至850~1000°C,保温l~3h后自然冷却,得到炭化样; (3)将蒸馏水和糯米粉混合均匀,煮沸2~3h,期间定时补水、搅拌,配制成糯米浆; (4)将步骤(2)的炭化样与步骤(3)的糯米浆混合均匀,捏合,压片成型,置于空气中自然干燥1-2周,然后置于马弗炉中在200~300°C下热处理l~2h,即得所述的高强度富钙成型活性炭。
2.根据权利要求1所述的高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(2)中木质纤维素类原料与造纸白泥的质量比为1.5:1~2:1。
3.根据权利要求1所述的高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(3)所述的糯米浆的质量分数为10~ 15%。
4.根据权利要求1所述的高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的炭化样与糯米浆的质量比为1:1~1: 2。
5.根据权利要求1所述的高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的压片成型的压力为2~3MPa。
6.根据权利要求1所述的高强度富钙成型活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(4)所述的压片的厚度为0.5~1.0 cm ο
7.一种如权利要求1所述的方法制得的高强度富钙成型活性炭,其特征在于:所述的高强度富钙成型活性炭的比表面积最大值为1036m2/g,其中微孔表面积为622.7 m2/g,总孔容为0.40m3/g,最大碘吸附值为1037mg/g,亚甲基蓝的最大吸附值为262.5 mg/g,抗压强度为 59.4MPa0
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CN109319781B (zh) * 2018-09-12 2020-05-29 浙江工业大学 一种以氰胺废渣为模板制备煤质多级孔活性炭材料的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639061A (zh) * 2002-02-05 2005-07-13 卡尔贡碳公司 生产自支持活化炭结构体的方法
CN103827028A (zh) * 2011-09-28 2014-05-28 康宁股份有限公司 制造碱性活性碳的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1639061A (zh) * 2002-02-05 2005-07-13 卡尔贡碳公司 生产自支持活化炭结构体的方法
CN103827028A (zh) * 2011-09-28 2014-05-28 康宁股份有限公司 制造碱性活性碳的方法

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