CN107126923A - 一种耐水性蜂窝活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种耐水性蜂窝活性炭及其制备方法，涉及环境安全领域。本发明的耐水性蜂窝活性炭由以下重量份数的原材料制备而成：活性炭50‑75份，硅酸盐20‑40份，粘结剂10‑25份，纳米二氧化钛1‑5份，润滑剂10‑15份。本发明的通透性和透光性好，固有高比表面积保持率，强度高，耐水性良好，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及环境安全领域，尤其是一种耐水性蜂窝活性炭及其制备方法。
背景技术
活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力，是一种性能优良的吸附剂。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域 。活性炭作为优良的吸附剂已广泛应用于治理空气和水质污染，常用的为颗粒活性炭和粉末活性炭。近年来开发的煤质蜂窝活性炭具有比表面积大、吸附性能强的优点，在市场上很受重视。虽然它有诸多优势，但易饱和，使用成本高，即使通过再生也难以回复到原有水平。
蜂窝状活性炭的研制最早见于日本的报道。其不但包含活性炭原有的优点，如比表面积大、独特的空隙结构、表面化学官能团稳定、抗酸碱腐蚀性、疏水性，以及失效后可再生性，等等，而且由于其独特的蜂窝结构，还具有开孔率高、气体分布均匀、几何表面积更大、扩散路程短、耐磨损、抗粉尘污染能力强等优点。与其它类型的活性炭相比，蜂窝状活性炭的最大优点在于压力损失小，在同样条件下，其阻力仅为同比颗粒活性炭的1/10 左右。基于上述优点，蜂窝状活性炭主要用于工业上尾气净化、脱硫脱硝，及含有少量杂质、低浓度有机物的污水处理，用途广泛。但是普通蜂窝活性炭耐水性不高，近年来一些报道研究采用在活性炭上涂覆PTEE，液体石蜡，聚乙烯等，这种工艺比较复杂，成本高，实用性不强。
发明内容
本发明的实施例提供一种活性炭吸附剂及其制备方法，制备所得活性剂安全无毒，不会产生二次污染，生产成本低，添加ZSM型分子筛，效果稳定，吸附容量大，分离速度快，并且可以重复使用。制备方法简单可行，操作方便。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭50-75份，硅酸盐20-40份，粘结剂10-25份，纳米二氧化钛1-5份，润滑剂10-15份。
进一步的，所述活性炭是由活性炭前驱体通过氢氧化钾活化制成。
进一步的，所述硅酸盐是硅藻土、凹凸棒、粘土、珍珠岩、海泡石的一种或几种的混合物。
进一步的，所述粘结剂是聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液。
进一步的，所述活性炭、聚丙烯腈、二甲基亚砜的重量比是1：0.1-1：1-3。
进一步的，所述润滑剂是食用油或聚乙二醇。
进一步的，所述耐水性蜂窝活性炭吸附剂由下列重量份的原料制成：活性炭65-70份，硅酸盐25-35份，粘结剂15-20份，纳米二氧化钛1-5份，润滑剂10-15份。
本发明还提供一种耐水性蜂窝活性炭制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至200-500目，与硅酸盐，粘结剂，纳米二氧化钛，润滑剂混合，搅拌15-45分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件下，重复混匀2-3次，陈腐12-48小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在惰性气体保护下，升温至500-700℃，炭化蜂窝状湿胚体1-3小时，得成型活性炭；
S5、在温度700-900℃，同时通入水蒸气或二氧化碳的条件下，活化成型活性炭1-5小时，得到耐水性蜂窝活性炭。
进一步的，所述惰性气体是氮气或是氦气。
本发明实施例提供的一种活性炭残渣营养土及其制备方法，具有以下优点：
（1）制备工艺简单可行，生产成本低廉；（2）含有纳米二氧化钛，能持续抗菌杀菌；（3）本发明吸附效果好，可净化空气，水质；（4）使用聚丙烯腈作为粘合剂，成型性能好；（5）制备的蜂窝状活性炭具有单位体积比表面积大、空隙率高、耐水耐酸耐碱、抗压强度高、耐热性好。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭50-65份，海泡石20-25份，聚丙烯腈10-15份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至200目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌15分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀2次，陈腐36小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至500℃，炭化蜂窝状湿胚体3小时，得成型活性炭；
S5、在温度700℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭5小时，得到耐水性蜂窝活性炭。
实施例2
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭50-65份，海泡石20-25份，聚丙烯腈10-15份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至400目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌45分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀3次，陈腐48小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至700℃，炭化蜂窝状湿胚体1小时，得成型活性炭；
S5、在温度900℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭3小时，得到耐水性蜂窝活性炭。
实施例3
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭65-70份，海泡石25-35份，聚丙烯腈15-20份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至200目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌15分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀2次，陈腐36小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至500℃，炭化蜂窝状湿胚体3小时，得成型活性炭；
S5、在温度700℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭5小时，即得。
实施例4
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭65-70份，海泡石25-35份，聚丙烯腈15-20份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至400目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌45分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀3次，陈腐48小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至700℃，炭化蜂窝状湿胚体1小时，得成型活性炭；
S5、在温度900℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭3小时，即得。
实施例5
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭70-75份，海泡石53-40份，聚丙烯腈20-25份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至200目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌15分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀2次，陈腐36小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至500℃，炭化蜂窝状湿胚体3小时，得成型活性炭；
S5、在温度700℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭5小时，即得。
实施例6
一种耐水性蜂窝活性炭，由下列重量份的原料制成：活性炭70-75份，海泡石53-40份，聚丙烯腈20-25份，纳米二氧化钛1-5份，聚乙二醇10-15份。
一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至400目，与海泡石，聚丙烯腈-二甲基亚砜溶液，纳米二氧化钛，聚乙二醇混合，搅拌45分钟，得到可塑性混浆；
S2、将可塑性混浆在真空条件-0.06MPa下，重复混匀3次，陈腐48小时，得到活性炭混浆；
S3、将活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在氮气保护下，升温至700℃，炭化蜂窝状湿胚体1小时，得成型活性炭；
S5、在温度900℃，同时通入二氧化碳的条件下，活化成型活性炭3小时，即得。
Claims (9)
1.一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制成：活性炭50-75份，硅酸盐20-40份，粘结剂10-25份，纳米二氧化钛1-5份，润滑剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制成：活性炭65-70份，硅酸盐25-35份，粘结剂15-20份，纳米二氧化钛1-5份，润滑剂10-15份。
3.根据权利要求2所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，所述活性炭是由活性炭前驱体通过氢氧化钾活化制成。
4.根据权利要求2所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，所述硅酸盐是硅藻土、凹凸棒、粘土、珍珠岩、海泡石的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，所述粘结剂是聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液。
6.根据权利要求5所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，所述活性炭、聚丙烯腈、二甲基亚砜的重量比是1：0.1-1：1-3。
7.根据权利要求2所述的一种耐水性蜂窝活性炭，其特征在于，所述润滑剂是食用油或聚乙二醇。
8.一种耐水性蜂窝活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、研磨活性炭至200-500目，与硅酸盐，粘结剂，纳米二氧化钛，润滑剂混合，搅拌15-45分钟，得到可塑性混浆；
S2、将所述可塑性混浆在真空条件下，重复混匀2-3次，陈腐12-48小时，得到活性炭混浆；
S3、将所述活性炭混浆装入蜂窝钢模具，挤压成型，得到蜂窝状湿胚体；
S4、在惰性气体保护下，升温至500-700℃，炭化所述蜂窝状湿胚体1-3小时，得成型活性炭；
S5、在温度700-900℃，同时通入水蒸气或二氧化碳的条件下，活化所述成型活性炭1-5小时，得到所述耐水性蜂窝活性炭。
9.根据权利要求8所述的一种耐水性蜂窝活性炭制备方法，其特征在于，所述惰性气体是氮气或是氦气。
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