CN105502380A - 一种用于有机溶剂回收活性炭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于回收有机溶剂的活性炭的制备方法，制备过程为将混合煤种经预氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉，将煤粉、催化剂、硝酸盐溶液和焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌，将搅拌后的煤膏压制出柱状炭并晾晒20~24h，后匀速加入炭化炉内，以0.4~0.5m/min的速度匀速从炉尾旋转至炉头出料，将炭化料在蒸汽压力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，温度850~880℃的条件下进行两次活化共计60~69h。采用本发明制备的活性炭，对甲苯、二甲苯等有机溶剂的回收率最高可大于55.0%。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于回收有机溶剂的活性炭的制备方法。
背景技术
随着我国工业生产的快速发展，有机溶剂的使用数量越来越大，而广泛使用的苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂属于致癌物，无论挥发在室内还是室外，都会给人体带来危害，因此，针对有机溶剂的回收研究是极有意义的。目前，利用活性炭作为固体吸附剂用于大量回收有机溶剂是现有发展的主要技术。
活性炭根据来源可分为木质活性炭和煤质活性炭，其中，煤质活性炭的原料煤来源丰富，生产成本低，应用较为广泛。一般来说，腐植煤中泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤都可作为生产煤质活性炭的原料煤，但由于原料煤性质不同，不同煤种生产的活性炭性质差别很大，其适用领域也不相同。
有研究发现，在生产工艺基本相同的条件下，煤基活性炭孔结构类型主要由煤本身的性质决定：烟煤加热时会产生烧结和膨胀，可制备中孔发达的活性炭，主要用于液相脱色和较大孔隙的催化剂载体；无烟煤由于其反应性能差，活化周期产长，得到的产品微孔发达，孔容大，主要用于净水和中低压吸附储气。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种利用烟煤和无烟煤混合的原料煤制备中孔发达的活性炭的工艺，该活性炭可用于回收有机溶剂。
本发明解决该技术问题的技术方案是：
一种用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其制备过程如下：
a.将混合煤种经预氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉；
b.将煤粉、催化剂、硝酸盐溶液和焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12min，其中，捏合锅温度保持在80~90℃；
c.将搅拌后的煤膏进行压制，压制出柱状炭，并将该炭条晾晒20~24h；
d.将晾晒后的炭条匀速加入炭化炉内，在重力作用下，以0.4~0.5m/min的速度匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃；
e.将前述炭化料在蒸汽压力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，温度850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化时间25h，第二次活化时间35~44h。
所述混合煤种为新疆烟煤和宁夏太西煤以质量比3:1混合得到的煤种。
所述预氧化过程为加热风干过程。
所述催化剂为四氧化三铁粉末。
所述硝酸盐溶液为硝酸钠溶液或者硝酸钾溶液。
本发明采用的煤种为新疆地区的烟煤和宁夏太西煤混合得到的混合煤种，该混合煤种具有低灰、粘结性强、含碳量高等特点，且其本身就具有一定的孔隙。后续加入的催化剂四氧化三铁粉末和硝酸盐溶液能够促进石墨微晶结构的形成，有利于制备3~4nm的中孔结构；同时，在活化过程中，四氧化三铁的转化可加速活化速率并提高中孔数量。产品以流量0.9~1.2吨/小时的高速蒸汽进行活化，可将炭化过程中产生并积蓄在活性炭孔隙结构中的焦油物质及裂解产物清除，使活性炭封闭的孔打开，同时，在催化剂的作用下，进一步分解官能团，改善活性炭的孔径分布，从而提高活性炭的孔容和比表面积。
采用本发明制备的活性炭，对甲苯、二甲苯等有机溶剂的回收率可达到50%以上，最高可大于55.0%，而目前市售的优质活性炭对有机溶剂的回收率为45~48%，相较而言，本发明的活性炭产品对苯系有机溶剂具有更好的吸附效果。另外，采用本发明制备的活性炭产品，其总孔容可达到0.703ml/g，中孔比表面积为586m2/g，中孔容＞0.56ml/g，中孔率＞80.0%。
具体实施方式
实施例1
首先将该混合煤种预氧化20小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过20小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.4m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.2MPa，蒸汽流量为0.9吨/小时，温度为850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化35小时。
实施例2
首先将该混合煤种预氧化24小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过20小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.4m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。
将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.2MPa，蒸汽流量为0.9吨/小时，温度为850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化35小时。
实施例3
首先将该混合煤种预氧化24小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过24小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.5m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。
将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.2MPa，蒸汽流量为0.9吨/小时，温度为850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化35小时。
实施例4
首先将该混合煤种预氧化24小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过24小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.5m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。
将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.25MPa，蒸汽流量为1.0吨/小时，温度为850~880℃条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化35小时。
实施例5
首先将该混合煤种预氧化24小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过24小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.5m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。
将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.3MPa，蒸汽流量为1.0吨/小时，温度为850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化44小时。
实施例6
首先将该混合煤种预氧化24小时后，制备成180目煤粉，将煤粉、催化剂四氧化三铁粉末、硝酸盐溶液、焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12分钟，捏合锅温度保持在80~90℃，搅拌后的煤膏推进四柱500型压机进行压制，压制成规格为直径2.5mm±0.2mm，高3.75~5mm柱状炭，压制后的炭条经过24小时晾晒后，匀速加入炭化炉内，利用倾斜重力原理，炭条以0.5m/min匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃。
将炭化料加入336型斯列普炉，在蒸汽压力为0.25MPa，蒸汽流量为1.2吨/小时，温度为850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化25小时，第二次活化40小时。
将各实施例的测试结果列表如下。
根据上述结果可知，采用本发明制备的活性炭，对甲苯、二甲苯等有机溶剂的回收率可达到50%以上，最高可大于55.0%，而目前市售的优质活性炭对有机溶剂的回收率为45~48%，相较而言，本发明的活性炭产品对苯系有机溶剂具有更好的吸附效果。另外，采用本发明制备的活性炭产品，其总孔容可达到0.703ml/g，中孔比表面积为586m2/g，中孔容＞0.56ml/g，中孔率＞80.0%，堆积密度最高可达700g/l，机械强度最高可大于97%。
Claims (5)
1.一种用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其特征在于，制备过程如下：
a.将混合煤种经预氧化20~24h后，粉碎成180目的煤粉；
b.将煤粉、催化剂、硝酸盐溶液和焦油按质量比75:2:1:22.4加入捏合锅内搅拌12min，其中，捏合锅温度保持在80~90℃；
c.将搅拌后的煤膏进行压制，压制出柱状炭，并将该炭条晾晒20~24h；
d.将晾晒后的炭条匀速加入炭化炉内，在重力作用下，以0.4~0.5m/min的速度匀速从炉尾旋转至炉头出料，其中，炉尾温度180~240℃，炉中温度450~500℃，炉头温度600~700℃；
e.将前述炭化料在蒸汽压力0.2~0.3MPa，蒸汽流量0.9~1.2t/h，温度850~880℃的条件下进行两次活化，其中，第一次活化时间25h，第二次活化时间35~44h。
2.如权利要求1所述的用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其特征在于，所述混合煤种为新疆烟煤和宁夏太西煤以质量比3:1混合得到的煤种。
3.如权利要求1所述的用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其特征在于，所述预氧化过程为加热风干过程。
4.如权利要求1所述的用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其特征在于，所述催化剂为四氧化三铁粉末。
5.如权利要求1所述的用于有机溶剂回收活性炭的制备方法，其特征在于，所述硝酸盐溶液为硝酸钠溶液或者硝酸钾溶液。
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| CN102432005A (zh) * | 2011-09-22 | 2012-05-02 | 煤炭科学研究总院 | 一种深度净化饮用水的活性炭及其制备方法 |
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