CN106744941A - 一种利用废弃物制备的活性炭及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废弃物制备的活性炭，包含如下重量组份的各物质：废旧陶瓷片10‑15份、废旧轮胎橡胶10‑15份、煤渣6‑10份、1,4‑环己烷二甲醇10‑16份、2‑萘酚‑6,8‑二磺酸二钾3‑6份、乙氧酰胺苯甲酯7‑10份、水杨酸异戊酯6‑12份、二甲基硅油3‑7份、巯基丁二酸10‑15份、间苯二酚二缩水甘油醚8‑12份。本发明将废旧陶瓷片、废旧轮胎橡胶、煤渣作为原料，经浸渍、碳化等步骤制备出机械强度高、吸附性能好、使用寿命长的活性炭，节省成本，提高资源利用率。

Description

一种利用废弃物制备的活性炭及其方法
技术领域
本发明属于活性炭制备领域，特别涉及一种利用废弃物制备的活性炭及其方法。
背景技术
活性炭是一种黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳或者排列规整的晶体碳。早期时，其主要是由木材、硬果壳或者兽骨等经过炭化、活化制备而得；之后，人们将煤粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化得到活性炭。它的成分以碳为主，并含有少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。由于其为多孔碳、堆积密度低、比表面积大，被广泛应用于石化、电力、化工、食品、黄金、环保等行业中。特别是由于其具有良好的催化性能和吸附性能，已成功应用于催化及水和气体的净化领域。
活性炭的生产工艺主要分为物理活化法和化学活化法。 物理活化法是依次通过炭化和活化两步完成活性炭的制备。化学活化法是将炭化和活化一步完成，且炭化的温度也较物理活化法的低，还能改善活性炭的孔隙并提高活性炭的产率。整体而言，使用化学活化制备的活性炭较优于物理活化法，更具有商业价值。目前，国内外化学活化法生产活性炭的工艺是将制备原料与活化剂混合，后经干燥、炭化、活化而完成。现有制备的活性炭在应用过程中，易被高温、高压、强酸、强碱等因素所腐蚀，造成活性炭结构易坍塌、机械强度差、影响吸附效果和使用寿命，加剧了使用活性炭的成本。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种利用废弃物制备的活性炭及其方法，将废旧陶瓷片、废旧轮胎橡胶、煤渣作为原料，经浸渍、碳化等步骤制备出机械强度高、吸附性能好、使用寿命长的活性炭，节省成本。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用废弃物制备的活性炭，包含如下重量组份的各物质：废旧陶瓷片10-15份、废旧轮胎橡胶10-15份、煤渣6-10份、1,4-环己烷二甲醇10-16份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3-6份、乙氧酰胺苯甲酯7-10份、水杨酸异戊酯6-12份、二甲基硅油3-7份、巯基丁二酸10-15份、间苯二酚二缩水甘油醚8-12份。
优选的，所述废旧陶瓷片12-14份、废旧轮胎橡胶11-13份、煤渣8-10份、1,4-环己烷二甲醇12-15份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾4-6份、乙氧酰胺苯甲酯7-9份、水杨酸异戊酯8-11份、二甲基硅油4-6份、巯基丁二酸11-14份、间苯二酚二缩水甘油醚9-11份。
优选的，所述废旧陶瓷片13份、废旧轮胎橡胶12份、煤渣9份、1,4-环己烷二甲醇13份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾5份、乙氧酰胺苯甲酯8份、水杨酸异戊酯10份、二甲基硅油5份、巯基丁二酸13份、间苯二酚二缩水甘油醚10份。
一种利用废弃物制备的活性炭的方法，包括如下步骤：
S1：将废旧陶瓷片10-15份、废旧轮胎橡胶10-15份和煤渣6-10份干燥后粉碎至粒状；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油3-7份、巯基丁二酸10-15份、间苯二酚二缩水甘油醚8-12份，升温至70-90℃，搅拌反应20-30min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯7-10份和水杨酸异戊酯6-12份，继续升温至100-120℃，搅拌反应15-25min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇10-16份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3-6份，浸渍2-4h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度400-600℃，保温反应30-50min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
优选的，步骤S1中粉碎至200-300目。
优选的，步骤S2中升温至85℃，以速率600-800r/min搅拌反应25min。
优选的，步骤S3中升温至110℃，以速率800-1000r/min搅拌反应20min。
优选的，步骤S4中浸渍反应3.5h。
优选的，步骤S5中所述碳化温度为550℃，保温反应40min。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
本发明所述一种利用废弃物制备的活性炭的方法，使用废旧陶瓷片、废旧轮胎橡胶、煤渣作为原料，并经过基丁二酸、间苯二酚二缩水甘油醚、水杨酸异戊酯、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾等处理，经碳化等工艺后得到活性炭。变废为宝，提高资源的利用率。所制备得到的活性炭结构稳定，不易塌陷，具备优异的机械强度和防腐蚀性能，大大延长其使用寿命。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
S1：将废旧陶瓷片10份、废旧轮胎橡胶15份和煤渣6份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油3份、巯基丁二酸10份、间苯二酚二缩水甘油醚8份，升温至70℃，以速率600r/min搅拌反应20min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯7份和水杨酸异戊酯6份，继续升温至100℃，以速率800r/min搅拌反应15min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇10份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3份，浸渍2h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度400℃，保温反应30min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
对比例1
S1：将废旧陶瓷片10份、废旧轮胎橡胶15份和煤渣6份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入间苯二酚二缩水甘油醚8份，升温至70℃，以速率600r/min搅拌反应20min；
S3：随后向步骤S2中加入2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3份，浸渍2h；
S4：将步骤S3所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度400℃，保温反应30min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
实施例2
S1：将废旧陶瓷片15份、废旧轮胎橡胶10份和煤渣10份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油7份、巯基丁二酸15份、间苯二酚二缩水甘油醚12份，升温至90℃，以速率800r/min搅拌反应25min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯10份和水杨酸异戊酯12份，继续升温至120℃，以速率1000r/min搅拌反应25min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇16份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾6份，浸渍4h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度600℃，保温反应50min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
对比例2
S1：将废旧陶瓷片15份、废旧轮胎橡胶10份和煤渣10份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入间苯二酚二缩水甘油醚12份，升温至90℃，以速率800r/min搅拌反应25min；
S3：随后向步骤S2中加入2-萘酚-6,8-二磺酸二钾6份，浸渍4h；
S4：将步骤S3所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度600℃，保温反应50min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
实施例3
S1：将废旧陶瓷片12份、废旧轮胎橡胶11份和煤渣8份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油4份、巯基丁二酸11份、间苯二酚二缩水甘油醚9份，升温至70℃，以速率600r/min搅拌反应20min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯7份和水杨酸异戊酯8份，继续升温至110℃，以速率1000r/min搅拌反应25min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇12份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾4份，浸渍2h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度400℃，保温反应30min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
实施例4
S1：将废旧陶瓷片14份、废旧轮胎橡胶13份和煤渣10份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油6份、巯基丁二酸14份、间苯二酚二缩水甘油醚11份，升温至90℃，以速率800r/min搅拌反应30min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯9份和水杨酸异戊酯11份，继续升温至120℃，以速率800r/min搅拌反应15min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇15份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾6份，浸渍4h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度600℃，保温反应50min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
实施例5
S1：将废旧陶瓷片13份、废旧轮胎橡胶12份和煤渣9份干燥后粉碎至粒状，200-300目；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油5份、巯基丁二酸13份、间苯二酚二缩水甘油醚10份，升温至85℃，以速率700r/min搅拌反应25min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯8份和水杨酸异戊酯10份，继续升温至110℃，以速率900r/min搅拌反应20min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇13份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾5份，浸渍3.5h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度550℃，保温反应40min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
对以上各个实施例和对比例进行耐磨强度和抗腐蚀强度（在pH为3-4的酸溶液中和pH为9-10的碱溶液中浸泡24h，测试其吸附性能的稳定率）性能测试，结果如下：
试验 比表面积（m2/g） 耐磨强度（%） 抗腐蚀强度（%）
实施例1 1238 96 85
对比例1 840 62 36
实施例2 1368 96.8 86.5
对比例2 820 59 87
实施例3 1567 97.1 87.3
实施例4 1850 97.6 88.6
实施例5 1935 98.3 89.0
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种利用废弃物制备的活性炭，其特征在于，包含如下重量组份的各物质：废旧陶瓷片10-15份、废旧轮胎橡胶10-15份、煤渣6-10份、1,4-环己烷二甲醇10-16份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3-6份、乙氧酰胺苯甲酯7-10份、水杨酸异戊酯6-12份、二甲基硅油3-7份、巯基丁二酸10-15份、间苯二酚二缩水甘油醚8-12份。
2.根据权利要求1所述的一种利用废弃物制备的活性炭，其特征在于，所述废旧陶瓷片12-14份、废旧轮胎橡胶11-13份、煤渣8-10份、1,4-环己烷二甲醇12-15份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾4-6份、乙氧酰胺苯甲酯7-9份、水杨酸异戊酯8-11份、二甲基硅油4-6份、巯基丁二酸11-14份、间苯二酚二缩水甘油醚9-11份。
3.根据权利要求2所述的一种利用废弃物制备的活性炭，其特征在于，所述废旧陶瓷片13份、废旧轮胎橡胶12份、煤渣9份、1,4-环己烷二甲醇13份、2-萘酚-6,8-二磺酸二钾5份、乙氧酰胺苯甲酯8份、水杨酸异戊酯10份、二甲基硅油5份、巯基丁二酸13份、间苯二酚二缩水甘油醚10份。
4.一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将废旧陶瓷片10-15份、废旧轮胎橡胶10-15份和煤渣6-10份干燥后粉碎至粒状；
S2：将步骤S1中所得物质中加入二甲基硅油3-7份、巯基丁二酸10-15份、间苯二酚二缩水甘油醚8-12份，升温至70-90℃，搅拌反应20-30min；
S3：随后向步骤S2中加入乙氧酰胺苯甲酯7-10份和水杨酸异戊酯6-12份，继续升温至100-120℃，搅拌反应15-25min；
S4；再向步骤S3中加入1,4-环己烷二甲醇10-16份和2-萘酚-6,8-二磺酸二钾3-6份，浸渍2-4h；
S5：将步骤S4所得产品在马弗炉中，升温至碳化温度400-600℃，保温反应30-50min；冷却、洗涤、过滤、干燥后即可得到所述活性炭。
5.根据权利要求4所述的一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，步骤S1中粉碎至200-300目。
6.根据权利要求4所述的一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，步骤S2中升温至85℃，以速率600-800r/min搅拌反应25min。
7.根据权利要求4所述的一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，步骤S3中升温至110℃，以速率800-1000r/min搅拌反应20min。
8.根据权利要求4所述的一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，步骤S4中浸渍反应3.5h。
9.根据权利要求4所述的一种利用废弃物制备的活性炭的方法，其特征在于，步骤S5中所述碳化温度为550℃，保温反应40min。
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