CN105597680B - 一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于成型活性炭的制备领域,具体涉及一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭及其制备方法。具体包括以下步骤:(1)初步定型:采用低浓度的有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;(2)包覆:在颗粒状物料外层形成均匀的无机包覆层;(3)热处理:使物料中的有机粘结剂发生热分解,内核颗粒状物料的结构受到破坏,形成粉末;外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层,保护粉末不漏出来;(4)筛分:得到内核为粉末的颗粒状活性炭产品。本发明所制得的成型活性炭产品的内核为粉末状活性炭,结合了粉末状活性炭和颗粒状活性炭的优点,既有较高的吸附性能,又有良好的强度,并且操作过程简便,生产成本较低。
Description
技术领域
本发明属于成型活性炭的制备领域,具体涉及一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭及其制备方法。
背景技术
活性炭广泛应用于液相和气相的吸附、脱色、精制、分离、催化领域,在食品、医药、化工、环保等方面有重要意义。社会发展和科技进步对活性炭提出了更高的要求,由最初单一的粉末活性炭演变出多种新型活性炭制品。与粉末活性炭相比,成型活性炭具有较大的尺寸和一定形状,有较高的堆密度与强度,且无粉尘污染。成型活性炭是其中极具前景的一种。成型活性炭的制备技术,也在不断发展之中,但基本上都属于粘结技术。所谓的粘结技术,就是把粉状的活性炭用粘接剂粘结成型,得到一个成型的坯体,然后再炭化活化得到成型活性炭。粘结剂的使用不仅会堵塞活性炭的孔隙,降低活性炭的比表面积,从而降低吸附性能;而且为了提高成型活性炭的强度,必须使用大量的粘结剂,大量粘结剂的使用也会增加生产成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭及其制备方法。本发明结合了粉末状活性炭和颗粒状活性炭的优点,所制得的成型活性炭产品,内核为粉末状,保持了粉末状活性炭具有的较高的吸附性能;外壳为无机包覆层,具有良好的强度,并且操作过程简便,生产成本较低。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,包括以下步骤:
(1)初步定型:采用0.01-0.5wt%的有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;有机粘结剂与粉末状活性炭的重量配比为0.2~1:1;
(2)包覆:将颗粒状物料置于整形机中,边整形边洒入无机粘结剂,无机粘结剂与步骤(1)所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层;或者将步骤(1)制得的颗粒状物料浸入无机粘结剂的溶液中,形成均匀的无机包覆层;
(3)热处理:将经步骤(2)包覆处理后的物料,在300-400 ℃下进行热处理0.5~3h,使得步骤(2)包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解,内核颗粒状物料的结构受到破坏,形成粉末;外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层,保护粉末不漏出来;
(4)筛分:将经步骤(3)热处理后的产品进行冷却,然后筛分,得到不同规格的内核为粉末、外壳为坚硬无机包覆层的核壳式颗粒活性炭产品。
步骤(1)中所述的有机粘结剂包括羧甲基纤维素、淀粉和糖蜜中的一种或几种的混合物。
步骤(2)中所述的无机粘结剂为硅溶胶/多孔性无机材料的复合粉体,或者水泥粉/多孔性无机材料的复合粉体;其中,硅溶胶或水泥粉与多孔性无机材料的重量配比为2~6:1;
所述的多孔性无机材料包括白炭黑、硅藻土或海泡石中的一种或几种的混合物。
优选的,步骤(3)中在350 ℃下进行热处理1 h。
一种如上所述的制备方法制得的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭:内核为粉末状活性炭,外壳为无机包覆层,无机包覆层的厚度为0.3~1.5 mm,粉末状活性炭占据外壳壳体容积的百分之五十以上。
本发明的有益效果在于:
本发明的成型活性炭产品的内核为粉末状的活性炭,而非粘结的活性炭坯体,不会堵塞活性炭的孔隙;产品既有较高的吸附性能,又有良好的强度;并且操作过程简便,生产成本较低,便于批量化生产。
具体实施方式
本发明用下列实施例来进一步说明本发明,但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1
一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,包括以下步骤:
(1)初步定型:采用0.01wt%的羧甲基纤维素水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;羧甲基纤维素与粉末状活性炭的重量配比为0.6:1;
(2)包覆:将颗粒状物料置于整形机中,边整形边洒入无机粘结剂,无机粘结剂与步骤(1)所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层;无机包覆层的厚度约为0.5mm;
(3)热处理:将经步骤(2)包覆处理后的物料,在350 ℃下进行热处理1 h,使得步骤(2)包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解,内核颗粒状物料的结构受到破坏,形成粉末;外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层,保护粉末不漏出来;
(4)筛分:将经步骤(3)热处理后的产品进行冷却,然后筛分,得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。
所制得的产品中内核粉状活性炭的重量占52%,外壳无机包覆层的重量占48%。
实施例2
一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,包括以下步骤:
(1)初步定型:采用0.5wt%的淀粉水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;淀粉与粉末状活性炭的重量配比为1:1;
(2)包覆:将颗粒状物料置于整形机中,边整形边洒入无机粘结剂,无机粘结剂与步骤(1)所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层;无机包覆层的厚度约为1.0mm;
(3)热处理:将经步骤(2)包覆处理后的物料,在300 ℃下进行热处理2 h,使得步骤(2)包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解,内核颗粒状物料的结构受到破坏,形成粉末;外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层,保护粉末不漏出来;
(4)筛分:将经步骤(3)热处理后的产品进行冷却,然后筛分,得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。
所制得的产品中内核粉状活性炭的重量占34%,外壳无机包覆层的重量占66%。
实施例3
一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,包括以下步骤:
(1)初步定型:采用0.25wt%的羧甲基纤维素水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;羧甲基纤维素与粉末状活性炭的重量配比为0.2:1;
(2)包覆:将颗粒状物料置于整形机中,边整形边洒入无机粘结剂,无机粘结剂与步骤(1)所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层;无机包覆层的厚度约为0.8mm;
(3)热处理:将经步骤(2)包覆处理后的物料,在400 ℃下进行热处理0.5 h,使得步骤(2)包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解,内核颗粒状物料的结构受到破坏,形成粉末;外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层,保护粉末不漏出来;
(4)筛分:将经步骤(3)热处理后的产品进行冷却,然后筛分,得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。
所制得的产品中内核粉状活性炭的重量占43%,外壳无机包覆层的重量占57%。
表1 本实施例所制得的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的性能测试:
由以上分析可知,3个实施例的内核活性炭的吸附性能均比活性炭原料有小幅增长,说明该核壳式颗粒活性炭既保留了粉末状活性炭的吸附性能,又具备了颗粒活性炭的强度。
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)
1.一种内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)初步定型:采用有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合,然后进行挤出成型,制得颗粒状物料;
(2)包覆:在颗粒状物料的外层包覆无机粘结剂,形成均匀的无机包覆层;所述的无机粘结剂为硅溶胶/多孔性无机材料的复合粉体或者水泥粉/多孔性无机材料的复合粉体;其中,硅溶胶或水泥粉与多孔性无机材料的重量配比为2~6:1;
(3)热处理:将经步骤(2)包覆处理后的物料,在300-400 ℃下进行热处理0.5~3 h;
(4)筛分:将经步骤(3)热处理后的产品进行冷却,然后筛分,得到不同规格的内核为粉末、外壳为坚硬无机包覆层的核壳式颗粒活性炭产品。
2.根据权利要求1所述的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(1)中有机粘结剂包括羧甲基纤维素、淀粉和糖蜜中的一种或几种的混合物;所述有机粘结剂水溶液的质量分数为0.01-0.5wt%。
3.根据权利要求1所述的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(1)中有机粘结剂与粉末状活性炭的重量配比为0.2~1:1。
4.根据权利要求1所述的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(2)所述的包覆具体为:将颗粒状物料置于整形机中,边整形边洒入无机粘结剂,无机粘结剂与步骤(1)所制得的颗粒状物料中的水份复合形成坚硬的包覆层;或者将步骤(1)制得的颗粒状物料浸入无机粘结剂的溶液中,形成均匀的无机包覆层。
5.根据权利要求1所述的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:所述的多孔性无机材料包括白炭黑、硅藻土或海泡石中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭的制备方法,其特征在于:步骤(3)中在350 ℃下进行热处理1 h。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的内核为粉末的核壳式颗粒活性炭,其特征在于:内核为粉末状活性炭,外壳为无机包覆层,无机包覆层的厚度为0.3~1.5mm,粉末状活性炭占据外壳壳体容积的百分之五十以上。
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