CN105129792A - 一种优质活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种优质活性炭的制备方法，包括如下步骤：a、分别采用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料，对原料用磷酸浸泡处理；b、加入适量硅胶或可溶性的硅酸盐如：硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵的一种或几种混合物，在50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理后；c、通过450℃-1200℃碳化处理；d、处理后活性炭经水洗至要求的pH值后，得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。本发明具有明显的理论和工艺创新性；原料便宜且易于大量获取；制备工艺绿色无污染；制备工艺设备相对简单、易操作、易控制，容易规模化生产；制备出的活性炭性能优异；活性炭的产率大幅度提高。

Description

一种优质活性炭的制备方法
技术领域
发明涉及活性炭的制备技术，尤其是涉及一种利用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料，制备高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭的制备方法。
背景技术
活性炭具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积，在提纯、分离、净化与载体、回收、贵金属提炼等领域具有广泛的应用。利用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆为原料制备活性炭的传统工艺按所用活化剂不同可分为磷酸法活性炭和氯化锌法活性炭，后者由于环境污染严重，目前基本上已被淘汰。现有技术的磷酸法活性炭制备方法，就是以磷酸为活化剂，采用化学物理结合的方法制取活性炭。
以木屑或稻秆或玉米秆或秸秆为原料，磷酸为活化剂制备的活性炭的具有良好的性能，但存在以下显著缺陷：1.硬度很低，使用时很容易产生微细扬粉或细微粉随液相流走等不良现象；2.活性炭对非极性分子具有良好的吸附性能，但对极性分子(如：甲苯、二甲苯、胺基丁烷等)吸附性能相对较差。因此迫切需要一种创新的工艺与方法，提高活性炭的硬度和提高其对极性分子的吸附性能。
本发明具有显著的理论和工艺创新性，制备的活性炭不仅硬度、对极性分子的吸附性能大幅度提高，活性炭的产率也得到大幅度提高。
本发明的工艺简单，操作方便，很容易实现工业化应用，具有广阔而深远的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优质活性炭的制备方法。该制备方法所用原料便宜，制备工艺设备相对简单、易操作，工艺易控制，产品质量稳定，易于规模化生产，因此具有重要的工业应用潜力。本发明具有显著的理论和工艺创新性。
在理论创新方面，本发明发展和利用的理论依据：根据以木屑或稻秆或玉米秆或秸秆为原料磷酸活化制备的活性炭孔隙主要以中孔、大孔为主的特点，可以实现硅胶小分子与活性炭整体有机融合，提高活性炭硬度而又不降低其有效吸附面积；同时具有较大比表面积的硅胶对极性分子的吸附能力很强，硅胶与活性炭形成的有机结合物整体——新型优质活性炭——不仅硬度得到大幅度提高，对极性分子的吸附能力也得到显著提高；磷酸处理原料不仅可以起到活化的作用，而且具有硅胶形成剂及实现硅胶与活性炭体有机结合的功能。
在工艺创新方面，本发明是这样来实现的，一种优质活性炭的制备方法，包括如下步骤：
a、采用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料，对原料用磷酸浸泡处理；
b、加入适量添加剂：可溶性的硅酸盐(如：硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵)或硅胶的一种或几种混合，在50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理；
c、通过450℃-1200℃碳化处理；
d、处理后活性炭经水洗至要求的pH值后，得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
作为优选，步骤a中采用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料。
作为优选，步骤a中采用磷酸处理原料。
作为优选，步骤b中添加剂为可溶性的硅酸盐(如：硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵)或硅胶的一种或几种混合。
作为优选，步骤b中添加剂的加入量为0.05％-40.00％(以二氧化硅与原料质量比计)。
作为优选，步骤b中陈化处理工艺为：50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理。
作为优选，步骤c中碳化处理温度为450℃-1200℃。
本发明的技术效果是：具有明显的理论和工艺创新性；以木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料，原料便宜且易于大量获取；制备方法的工艺绿色无污染；制备工艺设备相对简单、易操作，容易通过控制工艺参数控制产品质量和产率，容易规模化生产；制备出活性炭的吸附性、硬度、对极性分子的吸附能力等性能优异；活性炭的产率也大幅提高。因此具有重要的工业应用潜力。
附图说明
图1为本发明制备优质活性炭的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合附图和实施例对本发明的优选实施方式进行详述。
按图1所示工艺流程图制备优质活性炭，首先将木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物原料在磷酸水溶液中浸泡处理；再加入适量添加剂(可溶性的硅酸盐或硅胶的一种或几种混合)，在50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理；然后在450℃-1200℃进行碳化处理；最后水洗至要求的pH值后，得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例1
取一定量木屑，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)2.0％的硅胶，搅拌均匀后50℃陈化6小时，然后在450℃下碳化2小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例2
取一定量玉米秆，在40.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡3小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)20.0％的硅胶，搅拌均匀后100℃陈化1小时，然后在650℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝7.0，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例3
取一定量木屑，在60.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)30.0％的硅胶，搅拌均匀后120℃陈化0.5小时，然后在1000℃下碳化0.5小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例4
取一定量稻秆，在45.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)40.0％的硅胶，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在1200℃下碳化0.5小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例5
取一定量玉米秆，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)20.0％的硅酸钠，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例6
取一定量木屑，在35.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)10.0％的硅酸钠，搅拌均匀后100℃陈化1小时，然后在1000℃下碳化0.5小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例7
取一定量木屑与秸秆的混合物，在65.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)5.0％的硅酸钠，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例8
取一定量玉米秆，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)15.0％的硅酸钠+硅胶混合物，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在1200℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例9
取一定量木屑，在40.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)20.0％的硅酸钾，搅拌均匀后120℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例10
取一定量稻秆，在35.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)10.0％的硅酸钾，搅拌均匀后100℃陈化1小时，然后在1000℃下碳化0.5小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例11
取一定量木屑，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)5.0％的硅酸钾，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例12
取一定量木屑，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)15.0％的硅酸钾+硅胶混合物，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在1200℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例13
取一定量木屑和秸秆的混合物，在40.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)20.0％的硅酸钠+硅酸钾+硅胶混合物，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例14
取一定量玉米秆，在35.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)10.0％的硅酸铵，搅拌均匀后100℃陈化1小时，然后在1000℃下碳化0.5小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例15
取一定量稻秆，在65.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)5.0％的硅酸铵，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在700℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
实施例16
取一定量木屑，在50.0％的磷酸水溶液中搅拌均匀后浸泡1小时，再加入质量比(以二氧化硅与原料质量比计)40.0％的硅酸铵+硅胶混合物，搅拌均匀后150℃陈化0.5小时，然后在1200℃下碳化1小时，最后水洗至要求的pH＝6.5，便可得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
上述实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但并不能理解为对本发明保护范围的限制，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (7)

1.一种优质活性炭的制备方法，其特征是包括如下步骤：a、采用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料，对原料用磷酸浸泡处理；b、加入适量添加剂：可溶性的硅酸盐（如：硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵）或硅胶的一种或几种混合，在50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理；c、450℃-1200℃碳化处理；d、处理后活性炭经水洗至要求的pH值后，得到高硬度、高比表面积、对极性分子和非极性分子吸附能力均很强的优质活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤a中分别采用木屑或稻秆或玉米秆或秸秆中的一种或几种的混合物为原料。
3.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤a中采用磷酸处理原料。
4.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤b中添加剂为可溶性的硅酸盐（如：硅酸钠、硅酸钾、硅酸铵）或硅胶的一种或几种混合。
5.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤b中的陈化处理工艺为：50℃-150℃下0.5-8.0小时陈化处理。
6.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤b中添加剂的加入量为0.05%-40.00%（以二氧化硅与原料质量比计）。
7.根据权利要求1所述的一种优质活性炭的制备方法，其特征是步骤c中碳化处理温度为450℃-1200℃。
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