CN106587052A - 水净化专用活性炭的制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及活性炭领域，具体涉及一种水净化专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：冷冻；超声处理、初步炭化；低温加压处理；水蒸气复热；干燥；炭化；活化。本发明制备的活性炭安全卫生不溶于水，能充分吸附水中的氯离子等，而且具有一定的杀菌能力，在净水过程中增加水中的负氧离子浓度。

Description

水净化专用活性炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及活性炭领域，具体涉及一种水净化专用活性炭的制备工艺。
背景技术
活性炭。是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外，还包含两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分；灰分在活性碳中易造成二次污染。
活性炭在元素组成方面，80％-90％以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除了碳元素外，还包含有两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，几种活性炭的元素组成。随着活性炭行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了活性炭，也有一些企业进入了活性炭行业。
活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大无比的表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。
随着人们生活水平的提高，人们对饮用水的质量要求越来越高，现在很多家庭、办公室都会用到净水机，净水机中会利用活性炭来净化水，所以净水机对活性炭的要求是非常高的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种水净化专用活性炭的制备工艺，活性炭安全卫生不溶于水，能充分吸附水中的氯离子等，而且具有一定的杀菌能力，在净水过程中增加水中的负氧离子浓度。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种水净化专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将原料破碎成200-500目的颗粒状，将粒状原料置于-50℃冷库冷冻2小时；
(2)将冷冻后的原料用40-50MHz的超声波处理1小时，然后将原料在氧气占比为60％-70％的气体中加热至220-240℃，进行初步炭化，加热过程中不断搅动原料，加热30分钟后结束；
(3)将初步炭化后的原料置于压力罐内并用-50℃～-80℃的二氧化碳气体进行压力处理，压力维持在3-4MPa；
(4)低温压力处理后将原料用水蒸气复热10分钟；
(5)将复热后的原料进行干燥处理，干燥温度为60-80℃，干燥1小时；
(6)将原料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料用400-450℃的氮气喷吹30分钟，再除杂，然后将原料送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为750℃-850℃，活化时间为2小时，期间每隔半小时切断水蒸气供应并向活化炉内通入空气，空气通入时间为30秒；第一阶段活化结束将温度降低至650℃-700℃，一小时后将温度升高至850℃-900℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
步骤(1)中所述原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
步骤(2)中所述气体除了氧气外还含有氦气、氩气。
步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至600℃-700℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化，一小时后将温度降低至450℃-500℃；炭化过程中，先将产生的炭化废气通至喷淋塔去除炭化废气中含有的水蒸气，然后再将废气通至多管净化塔进行净化。
步骤(7)中活化结束后对活性炭进行余热回收利用。
本发明的有益效果是：本发明制备的活性炭安全卫生不溶于水，能充分吸附水中的氯离子等，而且具有一定的杀菌能力，在净水过程中增加水中的负氧离子浓度。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种水净化专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将原料破碎成200-500目的颗粒状，将粒状原料置于-50℃冷库冷冻2小时；
(2)将冷冻后的原料用45MHz的超声波处理1小时，然后将原料在氧气占比为65％的气体中加热至230℃，进行初步炭化，加热过程中不断搅动原料，加热30分钟后结束；
(3)将初步炭化后的原料置于压力罐内并用-70℃的二氧化碳气体进行压力处理，压力维持在3.5MPa；
(4)低温压力处理后将原料用水蒸气复热10分钟；
(5)将复热后的原料进行干燥处理，干燥温度为70℃，干燥1小时；
(6)将原料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料用420℃的氮气喷吹30分钟，再除杂，然后将原料送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为800℃，活化时间为2小时，期间每隔半小时切断水蒸气供应并向活化炉内通入空气，空气通入时间为30秒；第一阶段活化结束将温度降低至680℃，一小时后将温度升高至880℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
步骤(1)中所述原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
步骤(2)中所述气体除了氧气外还含有氦气、氩气。
步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至650℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化，一小时后将温度降低至480℃；炭化过程中，先将产生的炭化废气通至喷淋塔去除炭化废气中含有的水蒸气，然后再将废气通至多管净化塔进行净化。
步骤(7)中活化结束后对活性炭进行余热回收利用。
实施例2
一种水净化专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将原料破碎成200-500目的颗粒状，将粒状原料置于-50℃冷库冷冻2小时；
(2)将冷冻后的原料用40MHz的超声波处理1小时，然后将原料在氧气占比为60％的气体中加热至220℃，进行初步炭化，加热过程中不断搅动原料，加热30分钟后结束；
(3)将初步炭化后的原料置于压力罐内并用-50℃的二氧化碳气体进行压力处理，压力维持在3MPa；
(4)低温压力处理后将原料用水蒸气复热10分钟；
(5)将复热后的原料进行干燥处理，干燥温度为60℃，干燥1小时；
(6)将原料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料用400℃的氮气喷吹30分钟，再除杂，然后将原料送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为750℃，活化时间为2小时，期间每隔半小时切断水蒸气供应并向活化炉内通入空气，空气通入时间为30秒；第一阶段活化结束将温度降低至650℃，一小时后将温度升高至850℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
步骤(1)中所述原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
步骤(2)中所述气体除了氧气外还含有氦气、氩气。
步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至600℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化，一小时后将温度降低至450℃；炭化过程中，先将产生的炭化废气通至喷淋塔去除炭化废气中含有的水蒸气，然后再将废气通至多管净化塔进行净化。
步骤(7)中活化结束后对活性炭进行余热回收利用。
实施例2
一种水净化专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：
(1)将原料破碎成200-500目的颗粒状，将粒状原料置于-50℃冷库冷冻2小时；
(2)将冷冻后的原料用50MHz的超声波处理1小时，然后将原料在氧气占比为70％的气体中加热至240℃，进行初步炭化，加热过程中不断搅动原料，加热30分钟后结束；
(3)将初步炭化后的原料置于压力罐内并用-80℃的二氧化碳气体进行压力处理，压力维持在4MPa；
(4)低温压力处理后将原料用水蒸气复热10分钟；
(5)将复热后的原料进行干燥处理，干燥温度为80℃，干燥1小时；
(6)将原料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料用450℃的氮气喷吹30分钟，再除杂，然后将原料送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为850℃，活化时间为2小时，期间每隔半小时切断水蒸气供应并向活化炉内通入空气，空气通入时间为30秒；第一阶段活化结束将温度降低至700℃，一小时后将温度升高至900℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
步骤(1)中所述原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
步骤(2)中所述气体除了氧气外还含有氦气、氩气。
步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至700℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化，一小时后将温度降低至500℃；炭化过程中，先将产生的炭化废气通至喷淋塔去除炭化废气中含有的水蒸气，然后再将废气通至多管净化塔进行净化。
步骤(7)中活化结束后对活性炭进行余热回收利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种水净化专用活性炭的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料破碎成200-500目的颗粒状，将粒状原料置于-50℃冷库冷冻2小时；
(2)将冷冻后的原料用40-50MHz的超声波处理1小时，然后将原料在氧气占比为60％-70％的气体中加热至220-240℃，进行初步炭化，加热过程中不断搅动原料，加热30分钟后结束；
(3)将初步炭化后的原料置于压力罐内并用-50℃～-80℃的二氧化碳气体进行压力处理，压力维持在3-4MPa；
(4)低温压力处理后将原料用水蒸气复热10分钟；
(5)将复热后的原料进行干燥处理，干燥温度为60-80℃，干燥1小时；
(6)将原料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料用400-450℃的氮气喷吹30分钟，再除杂，然后将原料送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为750℃-850℃，活化时间为2小时，期间每隔半小时切断水蒸气供应并向活化炉内通入空气，空气通入时间为30秒；第一阶段活化结束将温度降低至650℃-700℃，一小时后将温度升高至850℃-900℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
2.如权利要求1所述的水净化专用活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中所述原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
3.如权利要求1所述的水净化专用活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中所述气体除了氧气外还含有氦气、氩气。
4.如权利要求1所述的水净化专用活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至600℃-700℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化，一小时后将温度降低至450℃-500℃；炭化过程中，先将产生的炭化废气通至喷淋塔去除炭化废气中含有的水蒸气，然后再将废气通至多管净化塔进行净化。
5.如权利要求1所述的水净化专用活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(7)中活化结束后对活性炭进行余热回收利用。
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