CN107243324A - 一种高效净水活性炭及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效净水活性炭及其制备方法，由以下重量份数的原料制成：活性炭60‑80份、改性硅藻土20‑40份、沸石15‑25份、高岭土10‑30份、明矾粉5‑10份、蒙脱石3‑8份、海泡石粉5‑15份、碳酸钙份3‑6份、粘结剂4‑10份和去离子水30‑50份。其制备方法包括：（1）预处理过程；（2）炭化过程；（3）活化过程。本发明的高效净水活性炭提具有机械强度高、吸附性能好、净水效果好等优点，是一种理想的净水活性炭，适用于大规模推广使用。

Description

一种高效净水活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及净水剂技术领域，具体涉及一种高效净水活性炭及其制备方法。
背景技术
随着工业发展，城市生活饮用水水源受污染程度日益加剧，同时随着生活水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。
活性炭由于具有巨大的比表面积以及发达的空隙结构，因此对水中溶解态有机物如酚类化合物等具有较强的吸附能力，适用于饮用水的净化。目前市场上采用的活性炭产品主要有两类，即由柱状活性炭制成，或者采用原煤直接破碎，这两类产品用于饮用水处理均存在难以解决的弊端，未能完全达到生活饮用水净化处理用活性炭的标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效净水活性炭及其制备方法，以解决现有的活性炭净水效果不理想、净化不彻底的问题。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高效净水活性炭，由以下重量份数的原料制成：活性炭60-80份、改性硅藻土20-40份、沸石15-25份、高岭土10-30份、明矾粉5-10份、蒙脱石3-8份、海泡石粉5-15份、碳酸钙份3-6份、粘结剂4-10份和去离子水30-50份。
优选的，所述活性炭70份、改性硅藻土30份、沸石20份、高岭土20份、明矾粉8份、蒙脱石5份、海泡石粉10份、碳酸钙份4.5份、粘结剂7份和去离子水40份。
优选的，所述改性膨润土由下列重量份的原料制成：硅藻土80-90份、海藻酸钠3-8份、丁香油2-8份、抗坏血酸1-5份、绞股蓝粉2-6份、10-15％盐酸溶液20-30份；其制备方法：将硅藻土放入煅烧炉中在550-600度下煅烧3-5h，取出，放入10-15％盐酸溶液中浸泡2-4h，过滤取出，洗涤烘干，加入水中，加入海藻酸钠、丁香油、抗坏血酸、绞股蓝粉，得到浆料，喷雾干燥，研磨分散均匀即得。
优选的，所述粘结剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾、硝酸钠和硝酸钾中一种或两种以上的混合物。
一种高效净水活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理过程：按重量份数计，分别称取活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙放入磨粉机内进行磨粉，制得料粉，将料粉加入去离子水中，边加热边搅拌，加热温度40-60℃，搅拌时间为20-40min后，加入粘结剂，继续搅拌30-50min，得到混合料，将混合料经过干燥窑进行烘干，然后放入压块机内进行压块，得到压块料；
(2)炭化过程：将所述压块料放入转炉内进行炭化处理，得到炭化物；
(3)活化过程：将所述炭化物放入转炉进行活化，即得所述的高效净水活性炭。
优选的，所述步骤(1)中料粉粒度要求200目筛余0.2-0.4％。
优选的，所述压块成型的压力30-50MPa。
优选的，所述步骤(2)中炭化终温为650-700℃，反应时间为60-100min，炭化反应的升温速率为5-10℃/min。
优选的，所述活化过程包括：在氮气或惰性气体保护下，将所述炭化物由所述炭化温度升温至800-950℃进行所述活化过程，活化时间为100-200min，即得到所述高效活性炭。
优选的，所述活化过程的升温速率为10-20℃/min。
与现有技术相比，本发明提供的制备方法工艺流程简单，运行成本低，并且制备出的活性炭产品具有机械强度高、吸附性能好、净水效果好等优点，适用于饮用水的净化，具体如下：
(1)本发明通过将粘结剂加入到活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙等研磨的粉体中，通过压块、炭化、活化等过程制得，制得的净水活性炭中微孔发达，吸附能力强，具有较佳净水效果，且工艺方面易于实现，运行成本较柱状性活性炭低，适合大规模生产；
(2)本发明制备的活性炭具有吸附容量大，机械强度高等特点，非常适用于饮用水的净化，且采用转炉活化，使得活性炭性能好且质量稳定。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种高效净水活性炭，由以下重量份数的原料制成：活性炭70份、改性硅藻土30份、沸石20份、高岭土20份、明矾粉8份、蒙脱石5份、海泡石粉10份、碳酸钙份4.5份、粘结剂7份和去离子水40份。
其中，所述改性膨润土由下列重量份的原料制成：硅藻土85份、海藻酸钠5份、丁香油5份、抗坏血酸3份、绞股蓝粉4份、10-15％盐酸溶液25份；其制备方法：将硅藻土放入煅烧炉中在580℃下煅烧4h，取出，放入10-15％盐酸溶液中浸泡3h，过滤取出，洗涤烘干，加入水中，加入海藻酸钠、丁香油、抗坏血酸、绞股蓝粉，得到浆料，喷雾干燥，研磨分散均匀即得。
其中，所述粘结剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾、硝酸钠和硝酸钾中一种或两种以上的混合物。
一种高效净水活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理过程：按重量份数计，分别称取活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙放入磨粉机内进行磨粉，制得料粉，将料粉加入去离子水中，边加热边搅拌，加热温度50℃，搅拌时间为30min后，加入粘结剂，继续搅拌40min，得到混合料，将混合料经过干燥窑进行烘干，然后放入压块机内进行压块，得到压块料；
(2)炭化过程：将所述压块料放入转炉内进行炭化处理，得到炭化物；
(3)活化过程：将所述炭化物放入转炉进行活化，即得所述的高效净水活性炭。
其中，所述步骤(1)中料粉粒度要求200目筛余0.3％。
其中，所述压块成型的压力40MPa。
其中，所述步骤(2)中炭化终温为670℃，反应时间为80min，炭化反应的升温速率为7℃/min。
其中，所述活化过程包括：在氮气或惰性气体保护下，将所述炭化物由所述炭化温度升温至880℃进行所述活化过程，活化时间为150min，即得到所述高效活性炭。
其中，所述活化过程的升温速率为15℃/min。
实施例2
一种高效净水活性炭，由以下重量份数的原料制成：活性炭60份、改性硅藻土20份、沸石15份、高岭土10份、明矾粉5份、蒙脱石3份、海泡石粉5份、碳酸钙份3份、粘结剂4份和去离子水30份。
其中，所述改性膨润土由下列重量份的原料制成：硅藻土80份、海藻酸钠3份、丁香油2份、抗坏血酸1份、绞股蓝粉2份、10-15％盐酸溶液20-30份；其制备方法：将硅藻土放入煅烧炉中在550℃下煅烧3h，取出，放入10-15％盐酸溶液中浸泡2h，过滤取出，洗涤烘干，加入水中，加入海藻酸钠、丁香油、抗坏血酸、绞股蓝粉，得到浆料，喷雾干燥，研磨分散均匀即得。
其中，所述粘结剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾、硝酸钠和硝酸钾中一种或两种以上的混合物。
一种高效净水活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理过程：按重量份数计，分别称取活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙放入磨粉机内进行磨粉，制得料粉，将料粉加入去离子水中，边加热边搅拌，加热温度40℃，搅拌时间为20min后，加入粘结剂，继续搅拌30-50min，得到混合料，将混合料经过干燥窑进行烘干，然后放入压块机内进行压块，得到压块料；
(2)炭化过程：将所述压块料放入转炉内进行炭化处理，得到炭化物；
(3)活化过程：将所述炭化物放入转炉进行活化，即得所述的高效净水活性炭。
其中，所述步骤(1)中料粉粒度要求200目筛余0.2％。
其中，所述压块成型的压力30MPa。
其中，所述步骤(2)中炭化终温为650℃，反应时间为60min，炭化反应的升温速率为5℃/min。
其中，所述活化过程包括：在氮气或惰性气体保护下，将所述炭化物由所述炭化温度升温至800℃进行所述活化过程，活化时间为100min，即得到所述高效活性炭。
其中，所述活化过程的升温速率为10℃/min。
实施例3
一种高效净水活性炭，由以下重量份数的原料制成：活性炭80份、改性硅藻土40份、沸石25份、高岭土30份、明矾粉10份、蒙脱石8份、海泡石粉15份、碳酸钙份6份、粘结剂10份和去离子水50份。
其中，所述活性炭70份、改性硅藻土30份、沸石20份、高岭土20份、明矾粉8份、蒙脱石5份、海泡石粉10份、碳酸钙份4.5份、粘结剂7份和去离子水40份。
其中，所述改性膨润土由下列重量份的原料制成：硅藻土90份、海藻酸钠8份、丁香油8份、抗坏血酸5份、绞股蓝粉6份、10-15％盐酸溶液30份；其制备方法：将硅藻土放入煅烧炉中在600℃下煅烧5h，取出，放入10-15％盐酸溶液中浸泡4h，过滤取出，洗涤烘干，加入水中，加入海藻酸钠、丁香油、抗坏血酸、绞股蓝粉，得到浆料，喷雾干燥，研磨分散均匀即得。
其中，所述粘结剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾、硝酸钠和硝酸钾中一种或两种以上的混合物。
一种高效净水活性炭的制备方法，包括如下步骤：
(1)预处理过程：按重量份数计，分别称取活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙放入磨粉机内进行磨粉，制得料粉，将料粉加入去离子水中，边加热边搅拌，加热温度60℃，搅拌时间为40min后，加入粘结剂，继续搅拌50min，得到混合料，将混合料经过干燥窑进行烘干，然后放入压块机内进行压块，得到压块料；
(2)炭化过程：将所述压块料放入转炉内进行炭化处理，得到炭化物；
(3)活化过程：将所述炭化物放入转炉进行活化，即得所述的高效净水活性炭。
其中，所述步骤(1)中料粉粒度要求200目筛余0.4％。
其中，所述压块成型的压力50MPa。
其中，所述步骤(2)中炭化终温为700℃，反应时间为100min，炭化反应的升温速率为10℃/min。
其中，所述活化过程包括：在氮气或惰性气体保护下，将所述炭化物由所述炭化温度升温至950℃进行所述活化过程，活化时间为200min，即得到所述高效净水活性炭。
其中，所述活化过程的升温速率为20℃/min。
实施例4
实验部分
(1)实验仪器设备
高速粉碎机、干燥器、对锟高压成型设备、玻璃滤膜过滤器、100目筛、ENOVI公司ET99732碘值测试测试仪、HANNA公司MI-99636亚甲基蓝值测定仪、北京丰杰兴源科技公司MY-4455灰分分析仪等。
(2)两种净水活性炭的制备
采取实施例1-3制得的高效净水活性炭以及中国专利申请CN200610123444.X制得同类净水活性炭分别作为对照组1和对照组2进行测试。
(3)几项判定指标测定
碘值：按GB/T7702.7-2008碘吸附值测定；
亚甲基蓝值：按GB/T7702.6-2008亚甲蓝吸附值的测定；
孔容积：GB/T7702.15-2008灰分的测定。
(4)按照上述标准对本发明高效净水活性炭和对照组净水活性炭进行性能指标检测，具体见下表：
由表可知，相对于对照组，衡量活性炭吸附性能指标的碘值、亚甲基蓝值、孔容积均远远高于对照组，说明本发明活性炭吸附能力强，净水能力能力强、净水效果好，是一种理想的净水活性炭，适用于大规模推广使用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效净水活性炭，其特征在于，由以下重量份数的原料制成：活性炭60-80份、改性硅藻土20-40份、沸石15-25份、高岭土10-30份、明矾粉5-10份、蒙脱石3-8份、海泡石粉5-15份、碳酸钙份3-6份、粘结剂4-10份和去离子水30-50份。
2.根据权利要求1所述的高效净水活性炭，其特征在于，所述活性炭70份、改性硅藻土30份、沸石20份、高岭土20份、明矾粉8份、蒙脱石5份、海泡石粉10份、碳酸钙份4.5份、粘结剂7份和去离子水40份。
3.根据权利要求1所述的高效净水活性炭，其特征在于，所述改性硅藻土由下列重量份的原料制成：硅藻土80-90份、海藻酸钠3-8份、丁香油2-8份、抗坏血酸1-5份、绞股蓝粉2-6份、10-15%盐酸溶液20-30份；其制备方法：将硅藻土放入煅烧炉中在550-600度下煅烧3-5h，取出，放入10-15%盐酸溶液中浸泡2-4h，过滤取出，洗涤烘干，加入水中，加入海藻酸钠、丁香油、抗坏血酸、绞股蓝粉，得到浆料，喷雾干燥，研磨分散均匀即得。
4.根据权利要求1所述的高效净水活性炭，其特征在于，所述粘结剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、氯化锌、氯化钾、硝酸钠和硝酸钾中一种或两种以上的混合物。
5.一种权利要求1-4任一项所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）预处理过程：按重量份数计，分别称取活性炭、改性硅藻土、沸石、高岭土、明矾粉、蒙脱石、海泡石粉、碳酸钙放入磨粉机内进行磨粉，制得料粉，将料粉加入去离子水中，边加热边搅拌，加热温度40-60℃，搅拌时间为20-40min后，加入粘结剂，继续搅拌30-50min，得到混合料，将混合料经过干燥窑进行烘干，然后放入压块机内进行压块，得到压块料；
（2）炭化过程：将所述压块料放入转炉内进行炭化处理，得到炭化物；
（3）活化过程：将所述炭化物放入转炉进行活化，即得所述的高效净水活性炭。
6.根据权利要求5所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中料粉粒度要求200目筛余0.2-0.4%。
7.根据权利要求5所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述压块成型的压力30-50MPa。
8.根据权利要求5所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中炭化终温为650-700℃，反应时间为60-100min，炭化反应的升温速率为5-10℃/min。
9.根据权利要求5所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化过程包括：在氮气或惰性气体保护下，将所述炭化物由所述炭化温度升温至800-950℃进行所述活化过程，活化时间为100-200min，即得到所述高效活性炭。
10.根据权利要求5所述的高效净水活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化过程的升温速率为10-20℃/min。
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