CN109734091A - 一种口感改善活性炭的制备工艺及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种口感改善活性炭的制备工艺和应用，该制备工艺包括：(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解，得竹炭活性炭；(2)将竹炭活性炭与硅砂在烧碱溶液中反应得竹炭活性炭粗品；(3)将活性炭粗品浸渍在KCl和MgSO4混合溶液中；(4)将活性炭粗品进行炭化；(5)将活性炭浸渍在ZnCl2活化剂溶液中；(6)将活性炭进行活化；(7)将活性炭用冲洗近中性，经烘干，即得。该口感改善活性炭可填装在滤芯中，应用于终端反渗透净水机的纯水出水净化。本发明工艺以竹子和硅砂作为原材料，可制得高比表面积以及具有改善口感功能的优质活性炭；并在活性炭处理工艺中改变浸渍溶液和活化剂，使得活性炭保留一定改善口感的无机离子，有效提升纯水口感。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域，尤其涉及一种口感改善活性炭的制备工艺及其应用。
背景技术
活性炭是一种多孔性的非极性吸附剂，来源丰富，获得方法简单，其主要成分为碳，并含有少量氧，氢，硫，氮等元素。活性炭由一系列不规则排列的微晶碳交叉连接构成，因其特殊的孔隙结构使其堆积比密度低且比表面积巨大。普通活性炭的比表面积一般在500-1700m2/g之间，其具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温和高压作用。
目前对于活性炭应用于饮用水处理的研究主要针对其巨大的比表面积开展，也就是主要研究其在吸附污染物方面的独特能力，然而对于活性炭对改善水质口感的研究目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种可有效提升纯水口感的口感改善活性炭的制备工艺和应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一个方面是提供一种口感改善活性炭的制备工艺，包括如下步骤：
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解，制得竹炭活性炭；
(2)将步骤(1)制得的竹炭活性炭与硅砂按一定比例加入到盛有一定浓度烧碱溶液高压反应釜中，保持一定压力和温度，经数小时反应，用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将步骤(2)制得的活性炭粗品按一定比例放入盛有一定浓度的KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中浸渍数小时；
(4)将步骤(3)处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化数小时，炭化炉保持一定温度，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将步骤(4)处理后的活性炭按一定比例放入盛有一定浓度的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中浸渍数小时；
(6)将步骤(5)处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化数小时，活化炉保持一定温度；
(7)将步骤(6)处理后的活性炭用纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH接近中性为止，再经烘干处理后，即得口感改善活性炭。
进一步地，步骤(1)中，所述热解温度为250-400℃。
进一步地，步骤(2)中，所述烧碱溶液浓度为20％-50％，所述竹炭活性炭、硅砂与烧碱的质量比为(10-16)：4：3。
进一步地，步骤(2)中，所述高压反应釜的压力为0.7-0.8MPa，温度为100-150℃，保压时间为8-24h。
进一步地，步骤(3)中，所述KCl和MgSO4的混合溶液中，KCl和MgSO4浓度为20％-50％，所述活性炭粗品、KCl和MgSO4的质量比为(10-20)：(0.1-0.2)：(0.01-0.05)，浸渍时间为8-24h。
进一步地，步骤(4)中，所述炭化温度为450-750℃，炭化时间为0.5-6h。
进一步地，步骤(5)中，所述ZnCl2活化剂溶液的浓度为15％-42％，所述活性炭与ZnCl2的质量比为(1-3)：1，浸渍时间为8-24h。
进一步地，步骤(6)中，所述活化温度为850-1150℃，活化时间为0.5-6h。
进一步地，步骤(7)中，所述纯水pH为6.5-7.0。
进一步地，步骤(7)中，所述烘干温度为100-125℃。
本发明的第二个方面是提供一种上述所述工艺制备的口感改善活性炭。
本发明的第三个方面是提供一种上述所述工艺制备的口感改善活性炭在改善并提升水质口感中的应用，将终端反渗透净水机的纯水出水通过填装有所述口感改善活性炭的滤芯。
进一步地，所述终端反渗透净水机通量为50-800GPD。
进一步地，填装滤芯内所述口感改善活性炭的质量为100-200g。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明提供的口感改善活性炭的制备工艺，利用竹子和硅砂作为原材料，通过改变活性炭的制备工艺，得到高比表面积以及具有改善口感功能的优质活性炭；并在活性炭处理工艺中改变浸渍溶液和活化剂，使得活性炭保留一定改善口感的无机离子，可以提升纯水口感。
附图说明
图1为本发明一种口感改善活性炭的制备工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
实施例1
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解(不完全燃烧)，控制热解温度在300℃，得到竹炭活性炭；
(2)随后将竹炭活性炭与硅砂加入到盛有浓度为25％烧碱溶液的高压反应釜中，其中竹炭活性炭，硅砂与烧碱的质量比为12：4：3，保持压力为0.7MPa，温度为120℃，反应18h，然后用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或在60～80℃下烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将活性炭粗品放入盛有浓度为30％KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中，其中活性炭粗品，KCl和MgSO4的质量比为16：0.1：0.02，浸渍12h；
(4)然后将浸渍处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化处理2h，炭化炉温度为600℃，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将炭化后的活性炭放入盛有液浓度为20％的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中，其中活性炭与ZnCl2的质量比为2：1，浸渍18h；
(6)随后将处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化2h，活化炉温度为1050℃；
(7)将得到的活性炭用pH6.5-7.0的纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH为6.5-7.0为止，然后将活性炭放入110-115℃烘箱中进行烘干处理后即得所需口感改善活性炭。
实施例2
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解(不完全燃烧)，控制热解温度在300℃，得到竹炭活性炭；
(2)随后将竹炭活性炭与硅砂加入到盛有浓度为25％烧碱溶液的高压反应釜中，其中竹炭活性炭，硅砂与烧碱的质量比为12：4：3，保持压力为0.7MPa，温度为120℃，反应18h，然后用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或在60～80℃下烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将活性炭粗品放入盛有浓度为40％KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中，其中活性炭粗品，KCl和MgSO4的质量比为18：0.1：0.02，浸渍12h；
(4)然后将浸渍处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化处理2h，炭化炉温度为600℃，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将炭化后的活性炭放入盛有液浓度为30％的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中，其中活性炭与ZnCl2的质量比为3：1,，浸渍18h；
(6)随后将处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化2h，活化炉温度为1050℃；
(7)将得到的活性炭用pH6.5-7.0的纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH为6.5-7.0为止，然后将活性炭放入110-115℃烘箱中进行烘干处理后即得所需口感改善活性炭。
实施例3
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解(不完全燃烧)，控制热解温度在300℃，得到竹炭活性炭；
(2)随后将竹炭活性炭与硅砂加入到盛有浓度为25％烧碱溶液的高压反应釜中，其中竹炭活性炭，硅砂与烧碱的质量比为12：4：3,，保持压力为0.7MPa，温度为120℃，反应18h，然后用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或在60～80℃下烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将活性炭粗品放入盛有浓度为50％KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中，其中活性炭粗品，KCl和MgSO4的质量比为20：0.1：0.02，浸渍12h；
(4)然后将浸渍处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化处理2h，炭化炉温度为600℃，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将炭化后的活性炭放入盛有液浓度为40％的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中，其中活性炭与ZnCl2的质量比为3：1，浸渍18h；
(6)随后将处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化2h，活化炉温度为1050℃；
(7)将得到的活性炭用pH6.5-7.0的纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH为6.5-7.0为止，然后将活性炭放入110-115℃烘箱中进行烘干处理后即得所需口感改善活性炭。
实施例4
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解(不完全燃烧)，控制热解温度在400℃，得到竹炭活性炭；
(2)随后将竹炭活性炭与硅砂加入到盛有浓度为25％烧碱溶液的高压反应釜中，其中竹炭活性炭，硅砂与烧碱的质量比为12：4：3，保持压力为0.8MPa，温度为120℃，反应18h，然后用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或在60～80℃下烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将活性炭粗品放入盛有浓度为40％KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中，其中活性炭粗品，KCl和MgSO4的质量比为18：0.1：0.02，浸渍12h；
(4)然后将浸渍处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化处理2h，炭化炉温度为750℃，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将炭化后的活性炭放入盛有液浓度为30％的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中，其中活性炭与ZnCl2的质量比为3：1，浸渍18h；
(6)随后将处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化2h，活化炉温度为1150℃；
(7)将得到的活性炭用pH6.5-7.0的纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH为6.5-7.0为止，然后将活性炭放入110-115℃烘箱中进行烘干处理后即得所需口感改善活性炭。
应用空白例：
取普通椰壳活性炭100-200g填装成滤芯，接到终端反渗透净水机纯水出口，出水经消费者评价水质口感并打分，结果见附表1。
应用例
分别取实施例1-4制得的口感改善活性炭100-200g填装成滤芯，接到终端反渗透净水机纯水出口，分别与上述应用空白例组成4组评价组1-4，出水经消费者评价水质口感并打分，结果见附表1。
具体测试结果数据如表1所示：
表1出水口感评价结果
综上可知，在活性炭处理工艺中改变浸渍溶液和活化剂，使得活性炭保留一定改善口感的无机离子，可以提升纯水口感，这必将为反渗透纯水机开辟一个新的市场应用前景。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将竹子送入焖烧窑中进行热解，制得竹炭活性炭；
(2)将步骤(1)制得的竹炭活性炭与硅砂按一定比例加入到盛有一定浓度烧碱溶液高压反应釜中，保持一定压力和温度，经数小时反应，用乙醇和水交替清洗，晒干、晾干或烘干得到竹炭活性炭粗品；
(3)将步骤(2)制得的活性炭粗品按一定比例放入盛有一定浓度的KCl和MgSO4混合溶液的真空反应釜中浸渍数小时；
(4)将步骤(3)处理后的活性炭粗品放入炭化炉中进行炭化数小时，炭化炉保持一定温度，且炭化过程中需要不断翻滚活性炭；
(5)将步骤(4)处理后的活性炭按一定比例放入盛有一定浓度的ZnCl2活化剂溶液的真空反应釜中浸渍数小时；
(6)将步骤(5)处理后的活性炭放入活化炉中，在惰性或还原性气氛中进行活化数小时，活化炉保持一定温度；
(7)将步骤(6)处理后的活性炭用纯水进行反复冲洗，直至洗涤液pH接近中性为止，再经烘干处理后，即得改善口感的活性炭。
2.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述热解温度为250-400℃。
3.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述烧碱溶液浓度为20％-50％，所述竹炭活性炭、硅砂与烧碱的质量比为(10-16)：4：3。
4.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述高压反应釜的压力为0.7-0.8MPa，温度为100-150℃，保压时间为8-24h。
5.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中，所述KCl和MgSO4的混合溶液中，KCl和MgSO4浓度为20％-50％，所述活性炭粗品、KCl和MgSO4的质量比为(10-20)：(0.1-0.2)：(0.01-0.05)，浸渍时间为8-24h。
6.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(4)中，所述炭化温度为450-750℃，炭化时间为0.5-6h。
7.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述ZnCl2活化剂溶液的浓度为15％-42％，所述活性炭与ZnCl2的质量比为(1-3)：1，浸渍时间为8-24h。
8.根据权利要求1所述的口感改善活性炭的制备工艺，其特征在于，步骤(6)中，所述活化温度为850-1150℃，活化时间为0.5-6h。
9.一种如权利要求1-8任一项所述工艺制备的口感改善活性炭在改善并提升水质口感中的应用，其特征在于，将终端反渗透净水机的纯水出水通过填装有所述口感改善活性炭的滤芯。
10.根据权利要求9所述的口感改善活性炭在改善并提升水质口感中的应用，其特征在于，所述终端反渗透净水机通量为50-800GPD；填装滤芯内所述口感改善活性炭的质量为100-200g。
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