CN110575813B - 一种高吸附性空气净化用活性炭的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，包括以下步骤，首先在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；再将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒；然后在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒；最后将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭。本发明提供的制备方法，不仅制备方法简单，而且制备的改性活性炭比表面积大，对甲醛吸附容量高，还具有更好的机械强度，同时不具有二次污染，使用方便，为将来大规模应用提供了良好的前景。

Description

一种高吸附性空气净化用活性炭的制备方法

技术领域

本发明属于气体吸附材料技术领域，涉及一种改性活性炭的制备方法，尤其涉及一种高吸附性空气净化用改性活性炭的制备方法。

背景技术

吸附剂也称吸收剂，可使活性成分附着在其颗粒表面，使液态微量化合物添加剂变为固态化合物，有利于实施均匀混合，是一种能够有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂一般有以下特点：大的比表面、适宜的孔结构及表面结构；对吸附质有强烈的吸附能力；一般不与吸附质和介质发生化学反应；制造方便、容易再生；有极好的吸附性和机械性特性。这其中，最具代表性的吸附剂是活性炭，吸附性能相当好，因而其应用范围和领域日益拓宽，特别是在民用领域中的应用越来越多的受到了各方面的关注。

随着室内装修的不断升温，各种建筑材料的广泛应用，由此引发的室内空气污染越来越受到人们的关注，其中主要的污染物为来源于油漆、胶合板、刨花板、内墙涂料、塑料贴面等材料中的甲醛。甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。在常温下是气态，易挥发，已被世界卫生组织定为致癌致畸物质。长时期接触低浓度甲醛，会引起呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌等，儿童和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大。会引起新生儿染色体异常，白血病，青少年记忆力下降，妊娠综合征等。近年来，针对上述这些污染物的各类空气净化器越来越频繁地出现在人们的工作和生活环境中。对于室内甲醛污染的控制与治理人们先后开发了不同种办法，常见的空气净化技术有：光催化、高压静电、负离子、等离子、吸附等以及相关的复合技术，吸附法由于方便有效、脱除效率高、富集能力强、不造成二次污染等特点被广泛应用。但是由于甲醛分子小，易从活性炭孔道中脱附，所以活性炭自身对甲醛的吸附效果有限。

吸附剂可按孔径大小、颗粒形状、化学成分、表面极性等分类，如粗孔和细孔吸附剂，粉状、粒状、条状吸附剂，碳质和氧化物吸附剂，极性和非极性吸附剂等。粉末状活性炭具有发达的内部孔隙机构、丰富的比表面积、稳定的化学性质(耐热、耐酸、耐碱)和优良的选择性吸附能力，应用非常广泛。但是使用、回收、运输、保存等极为不便，容易造成粉尘污染和燃烧爆炸，对其应用有一定的限制。

因而，要解决上述问题，将粉状活性炭成型时最好的解决方法之一，但是现有的粉状活性炭成型过程中，依然存在产品比表面积低或者强度低的缺陷，导致成型的活性炭不能在吸附效果和实用性之间，达到更好的优化和组合。

因此，如何找到一种更好的制备工艺，解决粉状活性炭成型过程中存在的上述缺陷，已成为本领域诸多生产厂商亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种改性活性炭的制备方法，特别是一种高吸附性空气净化用改性活性炭的制备方法，本发明提供改性活性炭作为气体吸附材料，比表面积大，对甲醛吸附容量高，而且具有更好的机械强度，同时不具有二次污染，使用方便。

本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；

B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒；

C)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒；

D)将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭。

优选的，所述活性炭原料为石油焦和/或煤渣；

所述活性炭原料为经过粉碎的活性炭原料；

所述活性炭原料的粒度为8～12μm。

优选的，所述活化剂包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；

所述活性炭原料与活化剂的质量比为1：(0.5～5)；

所述活化剂的粒径为10～300μm。

优选的，所述活化的温度为700～900℃；

所述活化的时间为0.5～4h；

所述活化后还包括后处理步骤；

所述后处理包括洗涤、过滤和干燥中的一种或多种。

优选的，所述粉体的含水量小于等于3％；

所述粘结剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种；

所述粉体与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)。

优选的，所述捏合后，得到半成品块体；

所述捏合后的水分含量为20％～30％；

所述半成品颗粒的粒度为2～3mm。

优选的，所述粘结剂为粘结剂溶液；

所述粘结剂溶液的质量浓度为10％～15％；

所述炭化处理的温度为200～300℃；所述炭化处理的时间为0.5～2h。

优选的，所述有机胺为乙二胺、二甲基甲酰胺和苯胺中的一种或多种；

所述有机胺溶液的质量浓度为5％～20％；

所述浸渍的时间为12～24h。

优选的，所述热处理的温度为200～400℃；

所述热处理的时间为0.5～2h；

所述热处理为在保护性气氛下进行热处理；

所述改性活性炭为改性石油焦基活性炭或改性煤基活性炭。

优选的，所述改性活性炭的比表面积为1500～2650m²/g；

所述改性活性炭的孔隙率为0.6～1.4cm³/g；

所述改性活性炭的微孔含量为35％～75％；

所述改性活性炭的碘吸附值为1700～2800m²/g；

所述改性活性炭的强度大于等于95％；

所述甲醛吸附容量大于等于150mg/g。

本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，包括以下步骤，首先在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；再将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒；然后在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒；最后将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭。与现有技术相比，本发明针对现有的粉末活性炭成型工艺中存在产品比表面积低或者强度低的缺陷，导致成型的活性炭吸附效果差或实用性低的桎梏。对现有技术进行了深入研究和实验，认为制备成型活性炭通常包括3个步骤：制备成型体、炭化以及活化。不同的制备方法根据其条件和要求的不同，根据3个步骤的不同，目前的制备方法大致可分为3类：(1)直接将具有设定形状和尺寸的木材等天然植物炭化活化；(2)用粘结剂将碳质前驱体原料粘结成型，然后炭化，视需要可进一步进行活化；(3)采用粘结剂将粉体活性炭或活性炭纤维粘结成型，然后对粘结剂进行处理，保证型炭的整体性能稳定。但是前两种方法，由于原料和活化剂的接触面积有限，使得产品比表面积低，而采用第三种方法虽然可以提升产品的比表面积，但强度很低，使得现有的粉体活性炭或活性炭纤维粘结成型无法达到吸附性能和强度的有机统一。

本发明创造性的提出了一种改性活性炭的制备方法，采用了活化-粘结剂造粒-炭化-浸渍改性-热处理的整体工艺路线，先活化后粘合造粒的方式，不仅克服了传统先造粒后活化工艺，原料和活化剂的接触面积有限，产品比表面积低的问题；再通过粘结剂造粒的方式，大大改善了上述工序中存在的造粒活性炭颗粒强度不够的弊端；再采用有机胺溶液浸渍改性的方式，特别在炭化后进行改性，再进行热处理，更好的稳定和提升了改性效果，有效的解决了甲醛分子小，易从活性炭孔道中脱附，使得活性炭自身对甲醛的吸附效果有限的缺陷。本发明提供的制备方法，不仅制备方法简单，而且制备的改性活性炭比表面积大，对甲醛吸附容量高，还具有更好的机械强度，同时不具有二次污染，使用方便，为将来大规模应用提供了良好的前景。

实验结果表明，本发明制备的粉状成型的活性炭颗粒，比表面积为1500～2650m²/g，孔隙率为0.6～1.4cm³/g，微孔含量为35％～75％，碘吸附值为1700～2800m²/g，四氯化碳吸附率大于等于80％，强度大于等于95％，对甲醛的吸附容量大于等于150mg/g。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的改性活性炭的孔径分布图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。

本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。

本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或石墨烯制备领域常规的纯度要求。

本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。

本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；

B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒；

C)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒；

D)将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭。

本发明首先在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体。

本发明对所述保护性气体没有特别限制，以本领域技术人员熟知的保护性气氛即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述保护性气体优选为惰性气体和/或氮气，更优选为惰性气体或氮气，具体可以为氩气或氮气。

本发明对所述活性炭原料没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规活性炭原料即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高改性活性炭的性能，配合整体工艺，特别优选了石油焦和/或煤渣作为活性炭原料，更优选为石油焦或煤渣。即本发明所述改性活性炭优选为改性石油焦基活性炭或改性煤基活性炭。

本发明对所述活性炭原料其他参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规活性炭原料的参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高改性活性炭的性能，所述活性炭原料优选为经过粉碎的活性炭原料。本发明所述粉碎的方式优选为球磨和/或气流粉碎，更优选为球磨或气流粉碎。本发明对所述粉碎后的粒度，即活性炭原料的粒度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述活性炭原料的粒度优选为8～12μm，更优选为8～12μm，更优选为8～12μm。

本发明对所述活化剂的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规活性炭活化剂即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述活化剂优选包括氢氧化钾和/或氢氧化钠，更优选为氢氧化钾或氢氧化钠，更优选为氢氧化钾。本发明对所述活化剂的加入量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的活化剂常规比例即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、吸附要求以及质量控制进行选择和调整。本发明所述活性炭原料与活化剂的质量比优选为1：(0.5～5)，更优选为1：(1.5～4)，更优选为1：(2.5～3)。

本发明对所述活化剂的其他参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的活化剂的参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、吸附要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为达到更好的活化效果，并有助于后续捏合和造粒，所述活化剂的粒径优选为10～300μm，更优选为50～250μm，更优选为100～200μm。

本发明对所述活化的条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规活性炭活化条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述活化的温度优选为700～900℃，更优选为720～880℃，更优选为750～850℃，更优选为780～820℃。本发明所述活化的时间优选为0.5～4h，更优选为1～3.5h，更优选为2～3h。

本发明为进一步提高最终产品的性能，完整和细化制备工艺，所述活化后优选还包括后处理步骤。本发明所述后处理优选包括洗涤、过滤和干燥中的一种或多种，更优选为洗涤、过滤和干燥中的多种，更优选为依次进行水洗、酸洗、再次水洗、过滤和干燥。

本发明对上述后处理的具体过程和参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规后处理的过程和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为保证最终产品的性能，所述酸洗用的酸优选为盐酸、硝酸和磷酸中的一种或多种。所述水洗和再次水洗优选为将物料洗涤至中性为止。所述洗涤温度优选为20～100℃，更优选为40～80℃，更优选为50～70℃。所述洗涤方式优选包括搅拌和/或超声辅助。所述过滤方式优选为压滤和/或离心。所述干燥方式优选为鼓风干燥。所述干燥温度优选为80～120℃，更优选为90～110℃，更优选为95～105℃。

本发明经过上述步骤，得到了中性的活性炭水分散液，再进行干燥后，得到了粉体。本发明为进一步优化制备工序，更好的提升产品的性能，同时有助于后续捏合和造粒工序，本发明所述粉体的含水量特别优选小于等于3％，更优选小于等于2.5％，更优选小于等于2％。

本发明再将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒。

本发明对所述粘结剂的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规活性炭粘结剂即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高改性活性炭的性能，配合整体工艺，特别优选了粘结剂，所述粘结剂优选包括羧甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种，更优选为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或淀粉。本发明对所述粘结剂的加入量没有特别限制，以本领域技术人员熟知的粘结剂常规比例即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、吸附要求以及质量控制进行选择和调整。本发明所所述粉体与粘结剂的质量比优选为1：(0.1～0.3)，更优选为1：(0.12～0.27)，更优选为1：(0.15～0.25)，更优选为1：(0.18～0.22)。

本发明对所述粘结剂的加入方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的粘结剂的加入方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、吸附要求以及质量控制进行选择和调整，本发明为达到更好的粘结效果，并有助于捏合和造粒，所述粘结剂优选为粘结剂溶液。本发明所述粘结剂溶液的质量浓度优选为10％～15％，更优选为11％～14％，更优选为12％～13％。

本发明对所述捏合和造粒的具体步骤和条件没有特别限制，以本领域技术人员熟知的此类材料的造粒步骤和条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整。本发明为保证改性活性炭的性能和强度，所述捏合后，得到半成品块体。所述捏合后的水分含量，即半成品块体的水分含量优选为20％～30％，更优选为22％～28％，更优选为24％～26％。本发明为保证半成品块体的水分含量，所述捏合后优选包括浓缩步骤，更优选在干燥箱中进行浓缩。本发明所述半成品颗粒的粒度优选为2～3mm，更优选为2.2～2.8mm，更优选为2.4～2.6mm。本发明所述捏合的设备优选为捏合机，所述造粒的设备优选为卧式压力机造粒成型。

本发明然后在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒。

本发明对所述保护性气体没有特别限制，以本领域技术人员熟知的保护性气氛即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述保护性气体优选为惰性气体和/或氮气，更优选为惰性气体或氮气，具体可以为氩气或氮气。

本发明对所述炭化处理的条件没有特别限制，以本领域技术人员活性炭炭化处理的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述炭化处理的温度优选为200～300℃，更优选为220～280℃，更优选为240～260℃。本发明所述炭化处理的时间优选为0.5～2h，更优选为0.8～1.8h，更优选为1～1.5h。

本发明最后将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭。

本发明对所述有机胺溶液的选择和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为进一步提高改性活性炭对甲醛的吸附的性能，配合整体工艺，所述有机胺优选包括乙二胺、二甲基甲酰胺和苯胺中的一种或多种，更优选为乙二胺、二甲基甲酰胺或苯胺。本发明所述有机胺溶液的质量浓度优选为5％～20％，更优选为7％～18％，更优选为10％～15％。

本发明对所述浸渍改性的条件没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述浸渍改性的时间优选为12～24h，更优选为14～22h，更优选为16～20h。

本发明对所述热处理的条件没有特别限制，以本领域技术人员活性炭热处理的条件即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述热处理的温度优选为200～400℃，更优选为220～380℃，更优选为250～350℃，更优选为280～320℃。本发明所述热处理的时间优选为0.5～2h，更优选为0.8～1.8h，更优选为1～1.5h。本发明所述热处理优选为在保护性气氛下进行热处理。

本发明为保证最终产品的吸附性能和力学性能，完整和细化制备工艺，上述制备过程具体可以为：

(1)将石油焦或煤渣预粉碎，并与活化剂混合，在惰性气体保护下，进行高温活化、洗涤、干燥，得到高比表面积的活性炭粉体；

(2)将上述方法制得的粉状活性炭与粘结剂混合均匀，在室温下经捏合机捏合至块体；

(3)将上述方法制得的块体活性炭，置于干燥箱中浓缩，采用卧式压力机造粒成型；

(4)将造粒好的活性炭在惰性气体保护下，进行炭化处理；

(5)将炭化后的块体活性炭浸泡在改性液中进行浸渍改性，热处理后即制得对甲醛有较好吸附性能的活性炭颗粒。

本发明上述步骤制备得到了改性活性炭，本发明对上述改性活性炭的性能参数没有特别限制，参照本发明上述方法，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述改性活性炭的比表面积优选为1500～2650m²/g，更优选为1800～2500m²/g，更优选为2200～2400m²/g。本发明所述改性活性炭的孔隙率优选为0.6～1.4cm³/g，更优选为0.8～1.2cm³/g，更优选为0.9～1.1cm³/g。所述改性活性炭的微孔含量优选为35％～75％，更优选为45％～65％，更优选为50％～60％；所述改性活性炭的碘吸附值优选为1700～2800m²/g，更优选为2000～2700m²/g，更优选为2200～2500m²/g。所述改性活性炭的强度优选大于等于95％，更优选大于等于96％，更优选大于等于97％。所述甲醛吸附容量优选大于等于150mg/g，更优选为大于等于170mg/g，更优选为大于等于190mg/g。

本发明上述步骤提供了一种高吸附性空气净化用改性活性炭的制备方法，以石油焦或煤渣为活性炭原料，KOH作为活化剂，制得高比表面积粉状的活性炭前体，然后将粉状活性炭前体与粘结剂按一定的比例混合，采用卧式压力机造粒成型，于高温下炭化，再利用有机胺溶液对活性炭进行浸渍改性。本发明采用先活化再造粒的方式，确保了活性炭有较高的比表面积，利用CMC、PVA、聚乙烯醇缩丁醛或淀粉粘结剂的方法成型，提高了活性炭的装填密度，从而提高了活性炭的机械强度；利用浸渍液对活性炭进行浸渍改性，利用氨基和醛基的反应提高活性炭对甲醛的吸附效果，可以进一步提升活性炭对甲醛的吸附量。

本发明提供的制备方法，不仅制备方法简单，而且制备的改性活性炭比表面积大，对甲醛吸附容量高，还具有更好的机械强度，同时不具有二次污染，使用方便，为将来大规模应用提供了良好的前景。

实验结果表明，本发明制备的粉状成型的活性炭颗粒，比表面积为1500～2650m²/g，孔隙率为0.6～1.4cm³/g，微孔含量为35％～75％，碘吸附值为1700～2800m²/g，四氯化碳吸附率大于等于80％，强度大于等于95％(GB-T7702.3-2008煤质颗粒活性炭试验方法强度的测定)，对甲醛的吸附容量大于等于150mg/g。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种改性活性炭的制备方法进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例1

活化：将石油焦用气流粉碎机粉碎，控制平均粒径为8～12μm，选取2kg气流粉碎后的石油焦，与5kg氢氧化钾粉末混匀，加入纯镍坩埚中，在活化炉中，氮气保护下以5℃/min速度升温至850℃活化0.5h，自然降温，洗涤至中性，采用浓度为3％的60℃HCl酸洗2h，再次水洗至中性，过滤，干燥；

捏合：将1kg产物加入捏合机中，分批次加入1.25kg的浓度为12％的PVA水溶液，在室温下经捏合机捏合至块体；

造粒：将上述方法制得的块体活性炭，置于干燥箱，50℃烘干一段时间，直至水分将至25％，采用卧式压力机造粒成型，平均粒度2～3mm；

焦化：平均粒度2～3mm；将成型活性炭颗粒放入焦化炉中，氮气保护下以5℃/min速度升温至200℃炭化1h；

有机胺浸渍改性：最后将炭化好的颗粒浸渍到0.5mol/L的乙二胺溶液中16h，挤压、风干，然后将其置于氮气加热炉中，于300℃处理2h，在氮气保护下降温至100℃取出，即制得对甲醛有较好吸附性能的活性炭颗粒。

对本发明实施例1制备的改性活性炭的孔径进行检测。

参见图1，图1为本发明实施例1制备的改性活性炭的孔径分布图。

对本发明实施例1制备的改性活性炭进行吸附性能、力学性能(GB-T7702.3-2008煤质颗粒活性炭试验方法强度的测定)等进行检测。

结果表明，本发明实施例1制备的活性炭颗粒碘吸附值为1850mg/g，强度为95％，微孔含量为52％，对甲醛的吸附容量为190mg/g。

实施例2

活化：将石油焦用气流粉碎机粉碎，控制平均粒径为8～10μm，选取2kg气流粉碎后的石油焦，与4kg氢氧化钾粉末混匀，加入纯镍坩埚中，在活化炉中，氮气保护下以5℃/min速度升温至850℃活化0.5h，自然降温，洗涤至中性，采用浓度为3％的60℃HCl酸洗2h，再次水洗至中性，过滤，干燥；

捏合：将1kg产物加入捏合机中，分批次加入1.25kg的浓度为10％的CMC水溶液，在室温下经捏合机捏合至块体；

造粒：将上述方法制得的块体活性炭，置于干燥箱，50℃烘干一段时间，直至水分将至25％，采用卧式压力机造粒成型，平均粒度2～3mm；

焦化：平均粒度2～3mm；将成型活性炭颗粒放入焦化炉中，氮气保护下以5℃/min速度升温至250℃炭化1h；

有机胺浸渍改性：最后将炭化好的颗粒浸渍到0.5mol/L的苯胺溶液中16h，挤压、风干，然后将其置于氮气加热炉中，于350℃处理2h，在氮气保护下降温至100℃取出，即制得对甲醛有较好吸附性能的活性炭颗粒。

对本发明实施例2制备的改性活性炭进行吸附性能、力学性能(GB-T7702.3-2008煤质颗粒活性炭试验方法强度的测定)等进行检测。

结果表明，本发明实施例2制备的活性炭颗粒碘吸附值为1700mg/g，强度为97％，微孔含量为63％，对甲醛的吸附容量为165mg/g。

以上对本发明提供的一种高吸附性空气净化用改性活性炭的制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)在保护性气体条件下，将活性炭原料与活化剂进行活化后，得到粉体；

所述活性炭原料为石油焦和/或煤渣；

所述活性炭原料的粒度为8～12μm；

所述活化的温度为700～900℃；

B)将上述步骤得到的粉体与粘结剂混合后，进行捏合和造粒后，得到半成品颗粒；

C)在保护性气体条件下，将上述步骤得到的半成品颗粒进行炭化处理后，得到活性炭颗粒；

所述炭化处理的温度为200～300℃；

D)将上述步骤得到的活性炭颗粒在有机胺溶液中浸渍改性后，再经过热处理，得到改性活性炭；

所述热处理的温度为200～400℃。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭原料为经过粉碎的活性炭原料。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂包括氢氧化钾和/或氢氧化钠；

所述活性炭原料与活化剂的质量比为1：(0.5～5)；

所述活化剂的粒径为10～300μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化的时间为0.5～4h；

所述活化后还包括后处理步骤；

所述后处理包括洗涤、过滤和干燥中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粉体的含水量小于等于3％；

所述粘结剂包括羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛和淀粉中的一种或多种；

所述粉体与粘结剂的质量比为1：(0.1～0.3)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述捏合后，得到半成品块体；

所述捏合后的水分含量为20％～30％；

所述半成品颗粒的粒度为2～3mm。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为粘结剂溶液；

所述粘结剂溶液的质量浓度为10％～15％；

所述炭化处理的时间为0.5～2h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机胺为乙二胺、二甲基甲酰胺和苯胺中的一种或多种；

所述有机胺溶液的质量浓度为5％～20％；

所述浸渍的时间为12～24h。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的时间为0.5～2h；

所述热处理为在保护性气氛下进行热处理；

所述改性活性炭为改性石油焦基活性炭或改性煤基活性炭。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭的比表面积为1500～2650m²/g；

所述改性活性炭的孔隙率为0.6～1.4cm³/g；

所述改性活性炭的微孔含量为35％～75％；

所述改性活性炭的碘吸附值为1700～2800m²/g；

所述改性活性炭的强度大于等于95％；

甲醛吸附容量大于等于150mg/g。

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