CN108751193A - 一种兰炭末基柱状活性炭的制备方法 - Google Patents

一种兰炭末基柱状活性炭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种兰炭末基柱状活性炭的制备方法，采用兰炭末为前驱体材料，粉碎后与复合粘结剂成型、炭化和活化制备成比表面积700～1000m2/g，强度85％～95％的柱状活性炭。本发明与现有的活性炭的制备方法相比，采用复合粘结剂将兰炭末粘结形成具有一定形状和强度的活性炭材料，提高了活性炭的强度，使其满足在使用过程中的要求。

Description

一种兰炭末基柱状活性炭的制备方法
技术领域
本发明属于活性炭的制备技术领域，具体涉及一种以复合粘结剂复配以制备兰炭基柱状活性炭的方法。
背景技术
兰炭早期又称半焦，是无黏结性或弱黏结性的高挥发分烟煤在中低温条件下，干馏热解得到的较低挥发分的固体炭质产品。兰炭末(小于6mm兰炭)是兰炭在生产、运输以及存放过程中产生的，因粒度小等原因不能用作铁合金、电石生产炭质还原剂或固定床气化原料，只能作为燃料、气化原料和高炉喷吹原料等加以利用，未充分发挥出其固定碳含量高、灰分和挥发分含量低等特点，造成了优质资源的极大浪费。
活性炭具有高度发达的孔隙结构和特殊的表面特性，是一种优良吸附剂，广泛应用于环境保护、化学工业、石油化工、食品加工、湿法冶金、药物精制、电子、军事化学防护等各个领域。目前制备活性炭的原料主要为煤、果壳、木材等。煤储量丰富，是制备活性炭的主要原料，但煤类灰分大，不易获得高强度、高吸附性能的优质活性，重复使用性能较差；果壳类活性炭的强度较高，重复使用性能好，但生产受原料来源的制约，成本较高；木材类活性炭的生产也深受原料来源的限制。兰炭末作为煤化工副产品，资源丰富，价格低廉，而且灰分少，含碳量高，是制备活性炭的优良原料。
目前，利用兰炭末制备活性炭已有报道，但制备的活性炭都是粉末状的，由于其是粉末状的，限制了其使用范围，而且在使用中会造成污染且难以回收再利用。活性炭具有多孔结构，一部分是炭质骨料内部本身粒子的间隙造成的，另一部分则是在活性炭成型后，高温焙烧过程中挥发分挥发后形成的。活性炭中大量气孔的存在会导致制得的产品密度、耐腐蚀性能下降，最终使得产品机械强度明显下降，收率不高，对材料的性能产生很大的影响。因此，工业上常采用黏结剂对活性炭材料进行改进，以提高体积密度及强度，降低气孔率，改善产品的性能。黏结剂在炭材料的制备中占有十分重要的地位，是一种能将炭制品的粉状颗粒物质粘结形成具有一定形状和强度炭材料的化学物质。兰炭末本身粘结性差，在用兰炭末粉制备一定强度成型活性炭的研究中，黏结剂的选择非常重要，它能直接影响活性炭的机械强度及比表面积性能。目前在用兰炭末制备活性炭的研究中，或制备的活性炭为粉末状，在使用的过程中会造成污染且难以回收再利用；或使用单一粘结剂，但制备的活性炭强度不高，且比表面积只有200～300m2/g，其性能指标并不能满足活性炭材料的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述以兰炭末为原料制备柱状活性炭方法中存在的缺点，提供一种将不同类型的粘结剂进行复配，制备大比表面积、高机械强度兰炭末基柱状活性炭的方法。
解决上述技术问题所采用的方案由下述步骤组成：
1、将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉；将所得兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘结剂、粘结助剂、水按照质量比为100:20～100:5～20:5～20:10～50:8～15装入混捏机中，混捏均匀，在10～45℃下挤出成型，在室温下放置36～60小时，得到柱状沥青；其中述的沥青为石油沥青或煤沥青，残炭值40％～80％；所述的树脂为酚醛树脂、松香、聚乙烯醇中任意一种；所述的无机粘结剂为氯化锌、三聚磷酸钠、三氧化二铝中任意一种；所述的粘结助剂为淀粉、羧甲基纤维素、黏土中任意一种。
2、将步骤1得到的柱状沥青在氮气保护下，以3～8℃/min的升温速率升温至550～650℃，恒温炭化1～2小时，然后升温至750～950℃，以0.3～0.8mL/min·g的流速通入水蒸汽，活化处理1～3小时，得到兰炭末基柱状活性炭。
上述步骤1中，优选兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘合剂、粘结助剂、水的质量比为100:30～90:5～15:10～15:20～40:10，进一步优选兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘合剂、粘结助剂、水的质量比为100:50～60:10～15:12～13:30～35:10。
上述步骤1中，优选在30～40℃下挤出成型。
上述步骤2中，优选将步骤1得到的柱状沥青在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温炭化1小时，然后升温至800～850℃，以0.5mL/min·g的流速通入水蒸汽，活化处理2小时。
本发明采用兰炭末为前驱体材料，粉碎后与复合粘结剂成型、炭化和活化制备成比表面积700～1000m2/g、强度85％～95％的柱状活性炭。本发明与现有的活性炭的制备方法相比，采用复合粘结剂将兰炭末粘结形成具有一定形状和强度的活性炭材料，克服了现有的以兰炭末为原料制备柱状活性炭的缺陷，提高了活性炭的强度，使其满足在使用过程中的要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
下面实施例中活性炭强度采用GB/T7702.3-2008煤质颗粒活性炭试验方法中强度的测定方法，根据GBT12496.8-1999《木质活性炭试验方法碘吸附值的测定》测定碘吸附值，根据GBT 603-2002《化学试剂试验方法中所用制剂及制品的制备》配制所需标准溶液，并标定；采用美国麦克公司(micromeritics)ASAP-2020M型全自动快速比表面积及孔隙度分析仪，N2气氛下测定活性炭的BET比表面积。样品测定前于真空条件下250℃处理8h(10- 2Torr)。
实施例1
1、将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与石油沥青、酚醛树脂、氯化锌、淀粉、水按照质量比为100:40:5:20:20:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。
2、将步骤1得到的柱状沥青放到管式炉中，在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温炭化1小时，然后升温至750℃，通入水蒸汽0.5mL/min·g，活化处理2小时，得到BET比表面积720m2/g、强度85％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例2
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与煤沥青、酚醛树脂、氯化锌、淀粉、水按照质量比为100:80:5:20:20:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积790m2/g、强度91％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例3
本实施例中，用等质量的松香替换实施例2中的酚醛树脂，其他步骤与实施例2相同，得到BET比表面积761m2/g、强度89％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例4
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与煤沥青、松香、聚乙烯醇、淀粉、水按照质量比为100:60:10:20:20:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积780m2/g、强度93％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例5
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与煤沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉、水按照质量比为100:60:15:20:50:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积762m2/g、强度94％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例6
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与石油沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、淀粉、水按照质量比为100:60:10:10:20:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积825m2/g、强度93％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例7
本实施例中，用等质量的三聚磷酸钠替换实施例6中的聚乙烯醇，其他步骤与实施例6相同，得到BET比表面积825m2/g、强度93％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例8
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与石油沥青、酚醛树脂、氧化铝、淀粉、水按照质量比为100:60:10:12.5:50:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积823m2/g、强度94％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例9
本实施例的步骤1中，将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉，然后将所得兰炭细粉与石油沥青、松香、氧化铝、羧甲基纤维素、水按照质量比为100:60:10:12.5:30:10装入混捏挤出一体机，混捏均匀，在30℃下挤出成型，在室温下放置2天，得到柱状沥青。本实施例的步骤2与实施例1的步骤2相同，得到BET比表面积818m2/g、强度93％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例10
本实施例中，用等质量的黏土替换实施例9中的羧甲基纤维素，其他步骤与实施例9相同，得到BET比表面积818m2/g、强度93％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例11
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的柱状沥青在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温炭化1小时，然后升温至850℃，通入水蒸汽0.5mL/min·g，活化处理2小时，其他步骤与实施例9相同，得到BET比表面积845m2/g、强度95％的兰炭末基柱状活性炭。
实施例12
本实施例的步骤2中，将步骤1得到的柱状沥青在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温炭化1小时，然后升温至950℃，通入水蒸汽0.5mL/min·g，活化处理2小时，其他步骤与实施例9相同，得到BET比表面积851m2/g、强度90％的兰炭末基柱状活性炭。

Claims (5)

1.一种兰炭末基柱状活性炭的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成：
(1)将兰炭末置于粉碎机中，磨成≤160目的细粉；将所得兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘结剂、粘结助剂、水按照质量比为100:20～100:5～20:5～20:10～50:8～15装入混捏机中，混捏均匀，在10～45℃下挤出成型，在室温下放置36～60小时，得到柱状沥青；
上述的沥青为石油沥青或煤沥青，残炭值40％～80％；
上述的树脂为酚醛树脂、松香、聚乙烯醇中任意一种；
上述的无机粘结剂为氯化锌、三聚磷酸钠、三氧化二铝中任意一种；
上述的粘结助剂为淀粉、羧甲基纤维素、黏土中任意一种；
(2)将步骤(1)得到的柱状沥青在氮气保护下，以3～8℃/min的升温速率升温至550～650℃，恒温炭化1～2小时，然后升温至750～950℃，以0.3～0.8mL/min·g的流速通入水蒸汽，活化处理1～3小时，得到兰炭末基柱状活性炭。
2.根据权利要求1所述的兰炭末基柱状活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘合剂、粘结助剂、水的质量比为100:30～90:5～15:10～15:20～40:10。
3.根据权利要求1所述的兰炭末基柱状活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述兰炭细粉与沥青、树脂、无机粘合剂、粘结助剂、水的质量比为100:50～60:10～15:12～13:30～35:10。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的兰炭末基柱状活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在30～40℃下挤出成型。
5.根据权利要求1所述的兰炭末基柱状活性炭的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将步骤(1)得到的柱状沥青在氮气保护下，以5℃/min的升温速率升温至600℃，恒温炭化1小时，然后升温至800～850℃，以0.5mL/min·g的流速通入水蒸汽，活化处理2小时。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109970057A (zh) * 2019-04-30 2019-07-05 陕西师范大学 基于煤液化残渣和兰炭末的蜂窝活性炭
CN110841592A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 上海蓝科石化环保科技股份有限公司 一种用于净化VOCs废气的吸附剂及其制备方法和应用
CN111362265A (zh) * 2020-02-15 2020-07-03 太原理工大学 一种利用菌丝固废资源和煤制备的VOCs吸附剂及其制备方法
CN111569833A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 陕西煤业化工新型能源有限公司神木分公司 一种柱状活性半焦的制备方法
CN113233459A (zh) * 2021-06-02 2021-08-10 榆林学院 一种用于烟气净化高性能活性焦的制备方法
CN114702999A (zh) * 2022-03-09 2022-07-05 陕西煤业新型能源科技股份有限公司神木分公司 一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法
CN115353104A (zh) * 2022-09-05 2022-11-18 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用中药渣制备柱状活性炭的方法及产品
WO2023092842A1 (zh) * 2021-11-24 2023-06-01 清华大学 成型活性炭及其制备方法和用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05262511A (ja) * 1992-03-17 1993-10-12 Ebara Infilco Co Ltd 造粒活性炭
CN101760276A (zh) * 2010-01-11 2010-06-30 北京中科圣宝荷新材料科技有限公司 一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法
CN105148843A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 清华大学深圳研究生院 一种活性炭颗粒及其制备方法及碳罐
CN107128914A (zh) * 2017-07-04 2017-09-05 陕西师范大学 石油焦基柱状活性炭的制备方法
CN108238599A (zh) * 2018-03-02 2018-07-03 中机国能炼化工程有限公司 一种兰炭基活性吸附材料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05262511A (ja) * 1992-03-17 1993-10-12 Ebara Infilco Co Ltd 造粒活性炭
CN101760276A (zh) * 2010-01-11 2010-06-30 北京中科圣宝荷新材料科技有限公司 一种用于焦炭粉成型的粘结剂及其应用方法
CN105148843A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 清华大学深圳研究生院 一种活性炭颗粒及其制备方法及碳罐
CN107128914A (zh) * 2017-07-04 2017-09-05 陕西师范大学 石油焦基柱状活性炭的制备方法
CN108238599A (zh) * 2018-03-02 2018-07-03 中机国能炼化工程有限公司 一种兰炭基活性吸附材料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JACEK MACHNIKOWSKI ET AL: ""Tailoring Porosity Development in Monolithic Adsorbents Made of KOH-Activated Pitch Coke and Furfuryl Alcohol Binder for Methane Storage"", 《ENERGY&FUELS》 *
刘长波: ""兰炭基活性炭的制备工艺及性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
姚迎等: "《化学知识辞典》", 30 September 1995 *
李楠等: "《李楠耐火材料研究论文选集》", 31 December 2004 *
袁林等: "《绿色耐火材料》", 31 January 2015 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109970057A (zh) * 2019-04-30 2019-07-05 陕西师范大学 基于煤液化残渣和兰炭末的蜂窝活性炭
CN110841592A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 上海蓝科石化环保科技股份有限公司 一种用于净化VOCs废气的吸附剂及其制备方法和应用
CN111362265A (zh) * 2020-02-15 2020-07-03 太原理工大学 一种利用菌丝固废资源和煤制备的VOCs吸附剂及其制备方法
CN111362265B (zh) * 2020-02-15 2022-02-25 太原理工大学 一种利用菌丝固废资源和煤制备的VOCs吸附剂及其制备方法
CN111569833A (zh) * 2020-05-19 2020-08-25 陕西煤业化工新型能源有限公司神木分公司 一种柱状活性半焦的制备方法
CN113233459A (zh) * 2021-06-02 2021-08-10 榆林学院 一种用于烟气净化高性能活性焦的制备方法
WO2023092842A1 (zh) * 2021-11-24 2023-06-01 清华大学 成型活性炭及其制备方法和用途
CN114702999A (zh) * 2022-03-09 2022-07-05 陕西煤业新型能源科技股份有限公司神木分公司 一种用于制备活性焦的耐高温干粉粘结剂及其制备方法
CN115353104A (zh) * 2022-09-05 2022-11-18 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用中药渣制备柱状活性炭的方法及产品

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