CN106587054B - 一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺 - Google Patents

一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及活性炭领域，具体涉及一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺，包括以下步骤：加压、泄压处理；原料与茶多酚混合；喷爆膨化；酸化；干燥；炭化；活化。本发明通过加压与泄压处理使得原料进一步疏松，并将茶多酚与原料聚合反应弱化原料表面张力，使得原料更易在炭化过程获得更大的比表面积，经过酸化的原料在活化中能使得孔隙大小、分布均匀，本发明制备的活性炭对甲醛的吸收速度是普通活性炭的3‑5倍。

Description

一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及活性炭领域，具体涉及一种甲醛吸收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。
目前在家装和工装中由于涂料、油漆会含有大量的甲醛，所以会选用活性炭对甲醛进行吸附，但是目前的活性炭对甲醛吸收能力不够理想，而且吸附速度慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺，通过加压与泄压处理使得原料进一步疏松，并将茶多酚与原料聚合反应弱化原料表面张力，使得原料更易在炭化过程获得更大的比表面积，经过酸化的原料在活化中能使得孔隙大小、分布均匀，活性炭对甲醛的吸收速度是普通活性炭的3-5倍，而且吸收后的甲醛不易脱离活性炭。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种甲醛吸收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，对粒状原料放入压力罐内加压处理，压力加到3.2MPa-3.5MPa后停止加压并保压10分钟，然后在1分钟内将压力罐泄压至常压；
(2)将加压处理后的原料与原料质量2％茶多酚混合，混合料在氧气占比为32.5％-33.2％的气体中加热至55-65℃，加热过程中不断搅动混合料，加热30分钟后结束；
(3)将混合料投入喷爆机内并向喷爆机内引入水溶性壳聚糖蒸汽，然后进行喷爆膨化；
(4)将膨化后的混合料置于酸性氛围中酸化10-30分钟；
(5)将酸化后的混合料进行干燥处理，干燥温度为60-80℃，干燥1小时；
(6)将混合料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料除杂，然后送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为800℃-880℃，活化时间为3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℃-800℃，半小时后将温度升高至940℃-1000℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4-5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氮气、氩气、氖气。
步骤(4)中酸性氛围由质量百分比为4％山梨酸、1％酒石酸、1％乙酸、94％水混合蒸煮产生酸性蒸汽。
步骤(6)中炭化过程为：将炭化炉温度升至500℃-600℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化；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：本发明通过加压与泄压处理使得原料进一步疏松，并将茶多酚与原料聚合反应弱化原料表面张力，使得原料更易在炭化过程获得更大的比表面积，经过酸化的原料在活化中能使得孔隙大小、分布均匀，本发明制备的活性炭对甲醛的吸收速度是普通活性炭的3-5倍，而且吸收后的甲醛不易脱离活性炭。
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
一种甲醛吸收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，对粒状原料放入压力罐内加压处理，压力加到3.4MPa后停止加压并保压10分钟，然后在1分钟内将压力罐泄压至常压；原料是果壳、木屑、木材混合物；
(2)将加压处理后的原料与原料质量2％茶多酚混合，混合料在氧气占比为32.8％、余量为氮气、氩气、氖气的气体中加热至60℃，加热过程中不断搅动混合料，加热30分钟后结束；
(3)将混合料投入喷爆机内并向喷爆机内引入水溶性壳聚糖蒸汽，然后进行喷爆膨化；
(4)将膨化后的混合料置于酸性氛围中酸化10-30分钟，酸性氛围由质量百分比为4％山梨酸、1％酒石酸、1％乙酸、94％水混合蒸煮产生酸性蒸汽获得酸性氛围；
(5)将酸化后的混合料进行干燥处理，干燥温度为70℃，干燥1小时；
(6)将混合料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化，炭化过程为：将炭化炉温度升至550℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化；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；
(7)将炭化后的炭化料除杂，然后送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为840℃，活化时间为3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750℃，半小时后将温度升高至980℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4-5小时，活化结束后对活性炭进行余热回收利用；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
实施例2
一种甲醛吸收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，对粒状原料放入压力罐内加压处理，压力加到3.2MPa后停止加压并保压10分钟，然后在1分钟内将压力罐泄压至常压；料是煤粉；
(2)将加压处理后的原料与原料质量2％茶多酚混合，混合料在氧气占比为32.5％、余量为氮气、氩气、氖气的气体中加热至55，加热过程中不断搅动混合料，加热30分钟后结束；
(3)将混合料投入喷爆机内并向喷爆机内引入水溶性壳聚糖蒸汽，然后进行喷爆膨化；
(4)将膨化后的混合料置于酸性氛围中酸化10-30分钟，酸性氛围由质量百分比为4％山梨酸、1％酒石酸、1％乙酸、94％水混合蒸煮产生酸性蒸汽获得酸性氛围；
(5)将酸化后的混合料进行干燥处理，干燥温度为60，干燥1小时；
(6)将混合料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化，炭化过程为：将炭化炉温度升至500℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化；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；
(7)将炭化后的炭化料除杂，然后送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为800℃，活化时间为3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℃，半小时后将温度升高至940℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4-5小时，活化结束后对活性炭进行余热回收利用；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
实施例3
一种甲醛吸收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，对粒状原料放入压力罐内加压处理，压力加到3.5MPa后停止加压并保压10分钟，然后在1分钟内将压力罐泄压至常压；原料是废活性炭；
(2)将加压处理后的原料与原料质量2％茶多酚混合，混合料在氧气占比为33.2％、余量为氮气、氩气、氖气的气体中加热至65℃，加热过程中不断搅动混合料，加热30分钟后结束；
(3)将混合料投入喷爆机内并向喷爆机内引入水溶性壳聚糖蒸汽，然后进行喷爆膨化；
(4)将膨化后的混合料置于酸性氛围中酸化10-30分钟，酸性氛围由质量百分比为4％山梨酸、1％酒石酸、1％乙酸、94％水混合蒸煮产生酸性蒸汽获得酸性氛围；
(5)将酸化后的混合料进行干燥处理，干燥温度为80℃，干燥1小时；
(6)将混合料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化，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；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；
(7)将炭化后的炭化料除杂，然后送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为880℃，活化时间为3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800℃，半小时后将温度升高至1000℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4-5小时，活化结束后对活性炭进行余热回收利用；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
试验
本发明实施例1、2、3制得的活性炭与市面上普通活性炭分别进行试验对比，试验结果记录如下：
Figure BDA0001165156510000061
将实施例1、2、3制得的活性炭与市面上普通活性炭进行吸附试验，在甲醛浓度、温度、空间面积相同的环境中进行吸附，本发明制备的活性炭吸附速度比普通活性炭快，而且将吸附有相同量甲醛的实施例1、2、3活性炭与普通活性炭放置于开阔空间进行挥发试验，本发明制备的活性炭甲醛释放量和释放速率都明显低于普通活性炭。
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)

1.一种甲醛吸收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，对粒状原料放入压力罐内加压处理，压力加到3.2MPa-3.5MPa后停止加压并保压10分钟，然后在1分钟内将压力罐泄压至常压；
(2)将加压处理后的原料与原料质量2％茶多酚混合，混合料在氧气占比为32.5％-33.2％的气体中加热至55-65℃，加热过程中不断搅动混合料，加热30分钟后结束；
(3)将混合料投入喷爆机内并向喷爆机内引入水溶性壳聚糖蒸汽，然后进行喷爆膨化；
(4)将膨化后的混合料置于酸性氛围中酸化10-30分钟；
(5)将酸化后的混合料进行干燥处理，干燥温度为60-80℃，干燥1小时；
(6)将混合料放置到炉车上并将炉车推到炭化炉内进行炭化；
(7)将炭化后的炭化料除杂，然后送入活化炉内活化，用水蒸汽进行活化，第一阶段活化温度为800℃-880℃，活化时间为3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℃-800℃，半小时后将温度升高至940℃-1000℃进行第二阶段活化，第二阶段活化时间为4-5小时；
(8)活化后获得的物料即为活性炭成品。
(9)原料是煤粉，也可以是果壳、木屑、木材，也可以是废活性炭。
2.如权利要求1所述的一种甲醛吸收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氮气、氩气、氖气。
3.如权利要求1所述的一种甲醛吸收专用活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中酸性氛围由质量百分比为4％山梨酸、1％酒石酸、1％乙酸、94％水混合蒸煮产生酸性蒸汽。
4.如权利要求1所述的一种甲醛吸收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500℃-600℃，炭化转速30转/分钟，使原料开始炭化；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所述的一种甲醛吸收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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