CN108913182A - 活性炭制备方法及其在净化废气、垃圾除味中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种活性炭制备方法及其在净化废气、垃圾除味方面的应用，属于环境保护材料制备技术领域，在活性炭生产过程中加入不同添加剂，能够生产出不同吸附性能的活性炭。本技术方案包括将原料通过破碎、成型、烘干、干馏处理得到活性炭，其中，所述原料包括肥煤和焦煤，以及半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤中的一种，同时还包括石油焦粉、赤泥、碱渣和辅助添加剂。通过该方法制备得到的活性炭可用于工业废气的净化，也可用于厨卫垃圾的除味处理，实现了废物的重复利用，生产成本低。
Description
技术领域
本发明属于环境保护材料制备技术领域，尤其涉及一种活性炭制备方法及其在净化废气、垃圾除味中的应用。
背景技术
石油、喷涂、印刷、化工和废弃物处理等行业的生产过程中往往产生废气，其中包括芳烃类、醛类、酮、硫化物及氟化物等物质，工业废气可以通过呼吸道或皮肤进入到体内，对健康造成不良影响，因此，工业废气的净化处理具有重要意义。
目前，工业废气的处理方法主要包括吸收法、吸附法、冷凝法、燃烧法。其中，吸附法是最常用方法，利用多孔性固体吸附剂来处理废气，使废气组分被吸附在固体表面上，从而达到分离的目的。该净化工艺一般主要把活性炭作为基质材料，具有处理效率高、适用性强、可再生使用的优点，常常被用于废气的吸附处理过程。
为了提高活性炭对工业废气的处理效果，适用于不同类型的废气处理，往往需要对活性炭进行负载改性，从而制成不同类型的活性炭。本发明生产的活性炭不仅可以吸附不同类型工业废气，还可用于抑制厨卫垃圾处理过程中产生的恶臭气味。
发明内容
本发明提出一种活性炭制备方法及其在净化废气、垃圾除味中的应用，由该方法制备得到的活性炭可用于不同类型的工业废气处理，且对有机废气和酸性组分废气具有较好的处理效果，并可用于厨卫垃圾除味净化处理。为了达到上述目的，本发明提出了一种活性炭的制备方法，包括以下步骤；
将原料通过破碎、成型、烘干、干馏处理得到活性炭，其中，所述原料包括肥煤和焦煤，以及半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤中的一种，同时还包括石油焦粉、赤泥、碱渣和辅助添加剂。
作为优选，所述肥煤的重量份为30-60份，所述焦煤的重量份为10-20份，所述半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤的重量份为10-50份，所述石油焦粉的重量份为3-5份。
作为优选，所述赤泥的重量份为5-10份，所述碱渣的重量份为3-5份。
作为优选，所述辅助添加剂包括0.2-1份的废雷尼镍催化剂、1-5份的再生塑料颗粒、1-5份的废铁屑、0.5-2份的腐植酸钠、1-3份硅酸钠、0.5-2份的工业淀粉、1-3份的氧化钙。
作为优选，所述赤泥和碱渣在120-150℃下烘干1-2h。
作为优选，所述赤泥和碱渣经过破碎处理后粒径为＜0.25mm，所述废铁屑的长度为≤3mm。
作为优选，所述肥煤和焦煤破碎后使其粒径为＜3mm，半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤破碎后使其粒径为＜1mm，石油焦粉破碎后使其粒径为＜2mm。
作为优选，所述原料经过处理后充分混合并压实，于550-700℃温度下干馏，得到高效改性的活性炭。
本发明还提供了一种如上述任一项技术方案制备得到的活性炭在净化废气、垃圾除味中的应用。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
1、活性炭制备过程中加入的赤泥和碱渣等添加剂可较为均匀分布在毛细孔和大孔中，反应活性好。
2、本发明所提供的活性炭不仅可用于工业废气的处理，还可用于厨卫垃圾的除味处理。
3、添加了部分工业废物作为原料，实现了废物的重复利用，节约了成本。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种活性炭的制备方法，包括以下步骤：
将原料通过破碎、成型、烘干、干馏处理得到活性炭，其中，所述原料包括肥煤和焦煤，以及半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤中的一种，同时还包括石油焦粉、赤泥、碱渣和辅助添加剂。在上述实施例中，肥煤和焦煤在干馏过程中，会产生大量胶质体，具有很强粘结性，有利于活性炭成型并提高活性炭的强度。褐煤、不粘结煤或弱粘结煤经过干馏后可制成半焦，半焦具有较大的比表面积，反应性高，具有优异的吸附性能。将半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤中的任意一种与肥煤、焦煤混合后经过干馏处理，保留了半焦优异的孔结构特性，有利于提高活性炭的吸附性能及强度，石油焦粉的加入有利于对有机气体的吸收，增加对亲油物质的吸附能力。
采用工业废弃物赤泥、碱渣作为制备活性炭的原料，其中，赤泥是电解铝产生的固体废弃物，主要成分是氧化铁，同时含有一定量的氧化铝和硅酸盐等盐类，具有较强的碱性及良好的活性。碱渣是制碱过程中产生的固体废弃物，是以钙盐为主要组分的无机盐废渣，并具有较强碱性，同时碱渣粒度很细，使得碱渣比表面积很大，具有胶体性质。赤泥和碱渣二者可有效吸附并中和气体中的酸性组分，同时，由于赤泥的主要成分是氧化铁，具有胶体性质，可与硫化氢生成硫化亚铁，因此，对硫化氢具有较强的固定化作用，因此，赤泥的加入有利于含硫化氢等酸性组分有机废气的处理。因此，针对不同类型的废气，可以通过改变赤泥和碱渣的重量份来提高活性炭对废气的有效吸附，如果气体中酸性组分较多，可增加原料中碱渣的重量份。
在一优选实施例中，所述肥煤的重量份为30-60份，所述焦煤的重量份为10-20份，所述半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤的重量份为10-50份，所述石油焦粉的重量份为3-5份。本实施例具体限定了肥煤、焦煤、半焦、褐煤、不粘结煤、弱粘结煤、石油焦粉的重量份，可以理解的是，肥煤的重量份还可以是35、40、45、50、55份及其范围内的任意点值，焦煤的重量份还可以是12、14、16、18份及其范围内的任意点值，半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤的重量份还可以是20、30、40份及其范围内的任意点值，石油焦粉的重量份还可以是3.5、4、4.5份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述赤泥的重量份为5-10份，所述碱渣的重量份为3-5份。本实施例具体限定了赤泥、碱渣的重量份，原因在于赤泥和碱渣的重量份过低，不利于活性炭对废气中酸性组分的吸附，重量份过高导致活性炭的强度降低。可以理解的是，赤泥的重量份还可以是6、7、8、9份及其范围内的任意点值，碱渣的重量份还可以是3.5、4、4.5份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述辅助添加剂包括0.2-1份的废雷尼镍催化剂、1-5份的再生塑料颗粒、1-5份的废铁屑、0.5-2份的腐植酸钠、1-3份硅酸钠、0.5-2份的工业淀粉、1-3份的氧化钙。在该实施例中，废雷尼镍催化剂含有一定量的镍及其氧化物，有利于脱硫；再生塑料颗粒的加入，有利于提高活性炭的活性和强度；废铁屑主要含有铁和铁的氧化物，有利于提高活性炭对硫化物的吸附性能；腐植酸钠、硅酸钠、工业淀粉和氧化钙的加入有助于在搅拌成型过程中让赤泥、碱渣和辅助添加剂与煤粒混合更均匀，同时，硅酸钠与氧化钙可反应生成硅酸钙，有利提高活性炭的强度。本实施例具体限定了废雷尼镍催化剂、再生塑料颗粒、废铁屑、腐植酸钠、硅酸钠、工业淀粉和氧化钙的重量份，可以理解的是，废雷尼镍催化剂的重量份还可以是0.4、0.6、0.8份及其范围内的任意点值，再生塑料颗粒的重量份还可以是2、3、4份及其范围内的任意点值，废铁屑的重量份还可以是2、3、4份及其范围内的任意点值，腐植酸钠的重量份还可以是1、1.5份及其范围内的任意点值，硅酸钠的重量份还可以是1.5、2、2.5份及其范围内的任意点值，工业淀粉的重量份还可以是1、1.5份及其范围内的任意点值，氧化钙的重量份还可以是1.5、2、2.5份及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述赤泥和碱渣在120-150℃下烘干1-2h。本实施例具体限定了烘干温度及时间，有利于赤泥和碱渣的充分干燥，且不破坏赤泥和碱渣的结构组成。可以理解的是，烘干温度还可以是130℃、140℃及其范围内的任意点值，烘干时间还可以是1.5h及其范围内的任意点值。
在一优选实施例中，所述赤泥和碱渣经过破碎处理后粒径为＜0.25mm，所述废铁屑的长度为≤3mm。本实施例具体限定了赤泥、碱渣的粒径以及废铁屑的长度，有利于原料混合均匀，同时提高活性炭强度。
在一优选实施例中，所述肥煤和焦煤破碎后使其粒径为＜3mm，半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤破碎后使其粒径为＜1mm，石油焦粉破碎后使其粒径为＜2mm。本实施例具体限定了肥煤、焦煤、半焦、褐煤、不粘结煤、弱粘结煤、石油焦粉的粒径，原因在于不同粒度的搭配有利于生成较高强度的活性炭。
在一优选实施例中，所述原料经过处理后充分混合并压实，于550-700℃温度下干馏，得到高效改性的活性炭。本实施例具体限定了干馏温度，原因在于在该温度范围内对原料进行干馏，可得到强度高，吸附性能好的活性炭。可以理解的是，干馏温度还可以是600℃、650℃及其范围内的任意点值。
本发明实施例还提供了一种如上述任一实施例所制备得到的活性炭在净化废气、垃圾除味中的应用。该活性炭对工业废气中的有机废气具有很好的吸附效果，其对二甲苯的去除率高于95％。同时，由于在活性炭的制备过程中加入了赤泥和碱渣，该活性炭对工业废气中的酸性组分具有很好的处理效果，其对硫化氢的去除率超过98％。另外，该活性炭对厨卫垃圾具有很好的除味效果。
为了更清楚详细地介绍本发明实施例所提供的活性炭制备方法及其在净化废气、垃圾除味中的应用，下面将结合具体实施例进行描述。
实施例1
60份肥煤，20份焦煤，破碎后使其粒径为＜3mm；
10份半焦，破碎后使其粒径为＜1mm；
3份石油焦粉经过粉碎处理使其粒径为＜2mm；
10份赤泥，5份碱渣，经过粉碎处理，使其粒径为＜0.25mm；
3份废铁屑，废铁屑的长度为≤3mm；
1份废雷尼镍催化剂、1份再生塑料颗粒、1份腐植酸钠、1份硅酸钠、2份工业淀粉、3份氧化钙。
将上述原料充分混合后，压实成型，然后在隔绝空气条件下干馏，温度控制在610-630℃之间，制备得到具有高碱性吸附功能的活性炭。
实验室模仿污泥堆放产生硫化氢污染条件，硫化氢在空气中含量为15mg/m3，使用制备得到具有高碱性的活性炭过滤，硫化氢的去除率超过98％。
实施例2
50份肥煤，15份焦煤，破碎后使其粒径为＜3mm；
30份褐煤，破碎后使其粒径为＜1mm；
5份石油焦粉，经过粉碎处理使其粒径为＜2mm；
5份赤泥，3份碱渣，经过粉碎处理，使其粒径为＜0.25mm；
1份废铁屑，废铁屑的长度为≤3mm；
0.2份废雷尼镍催化剂、5份再生塑料颗粒、2份腐植酸钠、1份硅酸钠、1.5份工业淀粉、1份氧化钙。
将上述原料充分混合后，压实成型，然后在隔绝空气条件下干馏，温度控制在590-610℃之间，制备得到具有吸附功能的活性炭。
实验室模仿有机废气污染，控制二甲苯在空气中含量500mg/m3，使用上述条件制备得到活性炭进行处理。二甲苯的去除率超过95％。
实施例3
30份肥煤，10份焦煤，破碎后使其粒径为＜3mm；
50份弱粘结煤，破碎后使其粒径为＜1mm；
4份石油焦粉，经过粉碎处理使其粒径为＜2mm；
6份赤泥，4份碱渣，经过粉碎处理，使其粒径为＜0.25mm；
1份废铁屑，废铁屑的长度为≤3mm；
0.5份废雷尼镍催化剂、4份再生塑料颗粒、2份腐植酸钠、3份硅酸钠、1份工业淀粉、2份氧化钙。
将上述原料充分混合后，压实成型，然后在隔绝空气条件下干馏，温度控制在550-570℃之间，时间2小时，制备得到具有高碱性吸附功能的活性炭。
实验室模仿有机废气污染，控制二甲苯在空气中含量500mg/m3，用上述条件制备得到活性炭处理。二甲苯的去除率超过95％。
实施例4
30份肥煤，10份焦煤，破碎后使其粒径为＜3mm；
40份不粘结煤，破碎后使其粒径为＜1mm；
3份石油焦粉，经过粉碎处理使其粒径为＜2mm；
5份赤泥，5份碱渣，经过粉碎处理，使其粒径为＜0.25mm；
5份废铁屑，废铁屑的长度为≤3mm；
0.2份废雷尼镍催化剂、1份再生塑料颗粒、0.5份腐植酸钠、1份硅酸钠、1份工业淀粉、3份氧化钙。
将上述原料充分混合后，压实成型，然后在隔绝空气条件下干馏，温度控制在680-700℃之间，制备得到活性炭。
实验室取厨卫垃圾90份，加入制备的活性炭10份，活性炭粒度小于2mm，充分混合后发酵，发酵过程中不再产生恶臭。
Claims (9)
1.一种活性炭的制备方法，其特征在于，将原料通过破碎、成型、烘干、干馏处理得到活性炭，其中，所述原料包括肥煤和焦煤，以及半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤中的一种，同时还包括石油焦粉、赤泥、碱渣和辅助添加剂。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述肥煤的重量份为30-60份，所述焦煤的重量份为10-20份，所述半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤的重量份为10-50份，所述石油焦粉的重量份为3-5份。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述赤泥的重量份为5-10份，所述碱渣的重量份为3-5份。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述辅助添加剂包括0.2-1份的废雷尼镍催化剂、1-5份的再生塑料颗粒、1-5份的废铁屑、0.5-2份的腐植酸钠、1-3份硅酸钠、0.5-2份的工业淀粉、1-3份的氧化钙。
5.如权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述赤泥和碱渣在120-150℃下烘干1-2h。
6.如权利要求1或3或4所述的制备方法，其特征在于，所述赤泥和碱渣经过破碎处理后粒径为＜0.25mm，所述废铁屑的长度为≤3mm。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述肥煤和焦煤破碎后使其粒径为＜3mm，半焦、褐煤、不粘结煤或弱粘结煤破碎后使其粒径为＜1mm，石油焦粉破碎后使其粒径为＜2mm。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料经过处理后充分混合并压实，于550-700℃温度下干馏，得到高效改性的活性炭。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的活性炭在净化废气、垃圾除味中的应用。
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