CN112010303A - 一种用新型黏结剂制备活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下后,再加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规的炭化和活化得到活性炭；本发明涉及活性炭制备技术领域。该用新型黏结剂制备活性炭的方法，添加的“黏结剂A”，不需要水溶解，直接加入煤粉搅拌，压条成型，有足够强度，不需要烘干，可直接炭化，确保了活性炭在挤压成条、炭化活化时对活性炭强度的要求,同时还能确保活性炭的吸附性能；由于不用煤焦油,不需烘干，减少设备投资,同时可大幅度减少生产车间的污染物排放以及炭化时产生的污染物排放,工序简单、成本低廉、具有明显的经济效益和社会效益。

Description

一种用新型黏结剂制备活性炭的方法
技术领域
本发明涉及活性炭制备技术领域，具体为一种用新型黏结剂制备活性炭的方法。
背景技术
在传统柱状活性炭制备中,将原料煤磨成粒度小于180目或250目的煤粉,用煤焦油做黏结剂,经过搅拌捏合、挤压成炭条,然后将炭条在500-700℃温度下隔绝空气加热炭化得到炭化料,再将炭化料在活化炉中以水蒸气为活化剂,在900℃左右反应一定时间,可得到孔隙发达的活性炭产品。这种方法的关键是要加入煤焦油作黏结剂,否则物料不能挤压成柱状。传统方法制造柱状活性炭时在煤粉中添加煤焦油的目的主要有两个:一是在常温下能够将煤粉黏结起来形成膏状体、具有一定塑性,便于在挤压机上挤压成柱状料条二是在炭化过程中,煤焦油能够与煤粉之间发生反应,使煤粉颗粒产生粘连,以致产生很大的强度。
这种方法是目前制造柱状活性炭的主要方法,但由于煤焦油中含有大量的高附加值组分,是贵重的原材料,将其用作活性炭黏结剂有高值低用之嫌,而且使用煤焦油黏结剂的活性炭生产过程中因焦油中轻组分挥发,排放出大量的苯、萘等污染物,危害操作工人的身体健康，因此,研发廉价的环保型黏结剂替代煤焦油用于活性炭制造具有重要的经济意义和社会意义。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，解决了现有的活性炭制备，煤焦油中含有大量的高附加值组分,成本高，排放出大量的苯、萘等污染物的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，包括将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下后,再加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规的炭化和活化得到活性炭。
或者将原料煤与焦油沥青混匀后一起磨碎到250目以下后,然后加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭。
优选的，所述黏结剂A包括羧甲基纤维素1份、糊精1份、淀粉1份、Na2C030.5份和KOH0.5份，加入一定量的KOH、Na2C03，可显著提高活化速度，提高产量，降低生产成本。
优选的，所述羧甲基纤维素、糊精、淀粉、焦油沥青、Na2C03、KOH质量比为1:1:1:20-50:0.5:0.5。
优选的，所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括70份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与30份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
优选的，所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括80份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与200份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
优选的，所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括60份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与40份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
(三)有益效果
本发明提供了一种用新型黏结剂制备活性炭的方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：该用新型黏结剂制备活性炭的方法，通过在将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下后,再加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规的炭化和活化得到活性炭；或者将原料煤与焦油沥青混匀后一起磨碎到250目以下后,然后加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭，本发明添加的“黏结剂A”，不需要水溶解，直接加入煤粉搅拌，压条成型，有足够强度，不需要烘干，可直接炭化，确保了活性炭在挤压成条、炭化活化时对活性炭强度的要求,同时还能确保活性炭的吸附性能；由于不用煤焦油,不需烘干，减少设备投资，可明显降低成本,同时可大幅度减少生产车间的污染物排放以及炭化时产生的污染物排放,工序简单、成本低廉、环境友好,具有明显的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明原料煤和沥青煤制备的活性炭性能对比表图；
图2为本发明原料煤与焦油沥青制备的活性炭性能对比表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
请参阅图1-2，本发明实施例提供六种技术方案：一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下后,再加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规的炭化和活化得到活性炭具体包括以下实施例：
实施例1
取70份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与30份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合,再加入“黏结剂A”一份,共同在搅拌器中搅拌混合均匀,在成型机上挤压成条,在炭化炉中630℃隔绝空气加热炭化得到炭化料,将炭化料在活化炉中890℃下用水蒸气活化3.5h即得活性炭,活性炭的碘值为1060mg/g,亚甲蓝值278mg/g。
实施例2
取80份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与20份粒度小于250目的沥青煤粉混合,再加入“A”一份,共同在搅拌器中搅拌混合均匀,在成型机上挤压成条,在炭化炉中600℃隔绝空气加热炭化得到炭化料,将炭化料在活化炉中910℃下用水蒸气活化3h即得活性炭,活性炭的碘值为990mg/g,亚甲蓝值260mg/g。
实施例3
取60份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与40份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合,再加入“黏结剂A”一份,共同在搅拌器中搅拌混合均匀,在成型机上挤压成条,在炭化炉中660℃隔绝空气加热炭化得到炭化料,将炭化料在活化炉中870℃下用水蒸气活化4h即得活性炭,活性炭的碘值为990mg/g,亚甲蓝值260mg/g。
对比实验
某活性炭生产厂家，分别选取实施例1-3中制备工艺的活性炭和市场普通活性炭进行碘值和亚甲蓝值对比实验，由图1可知，实施例1活性炭的碘值为1060g/mg、亚甲蓝值278mg/g；实施例2活性炭的碘值为990mg/g,亚甲蓝值260mg/g；实施例3活性炭的碘值为990mg/g,亚甲蓝值260mg/g；市场普通活性炭的碘值为650mg/g,亚甲蓝值220mg/g，由此可见，本发明制备的活性炭的吸附能力远优于市场普通活性炭的吸附能力，由图1可知，实施例1制备的活性炭碘值和亚甲蓝值最高，为优选方案；其余两种皆可。
将原料煤与焦油沥青混匀后一起磨碎到250目以下后,然后加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭具体包括以下实施例：
实施例1
将煤粉与沥青磨碎到250目以下，加入羧甲基纤维素、糊精、淀粉、焦油沥青、Na2C03、KOH质量比为1:1:1:20:0.5:0.5,之后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭，活性炭的碘值为970g/mg、亚甲蓝值260mg/g。
实施例2
将煤粉与沥青磨碎到250目以下，加入羧甲基纤维素、糊精、淀粉、焦油沥青、Na2C03、KOH质量比为1:1:1:35:0.5:0.5,之后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭，活性炭的碘值为1050g/mg、亚甲蓝值267mg/g。
实施例3
将煤粉与沥青磨碎到250目以下，加入羧甲基纤维素、糊精、淀粉、焦油沥青、Na2C03、KOH质量比为1:1:1:50:0.5:0.5,之后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭，活性炭的碘值为980g/mg、亚甲蓝值270mg/g。
对比实验
某活性炭生产厂家，分别选取实施例1-3中制备工艺的活性炭和市场普通活性炭进行碘值和亚甲蓝值对比实验，由图1可知，实施例1活性炭的碘值为970g/mg、亚甲蓝值260mg/g；实施例2活性炭的碘值为1050mg/g,亚甲蓝值267mg/g；实施例3活性炭的碘值为980mg/g,亚甲蓝值270mg/g；由图2可知，实施例2制备的活性炭碘值和亚甲蓝值最高，为优选方案；其余两种皆可。
综上所述，本发明添加的“黏结剂A”，不需要水溶解，直接加入煤粉搅拌，压条成型，有足够强度，不需要烘干，可直接炭化，确保了活性炭在挤压成条、炭化活化时对活性炭强度的要求,同时还能确保活性炭的吸附性能；由于不用煤焦油,不需烘干，减少设备投资，可明显降低成本,同时可大幅度减少生产车间的污染物排放以及炭化时产生的污染物排放,工序简单、成本低廉、环境友好,具有明显的经济效益和社会效益。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，包括将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，其特征在于：将原料煤和沥青煤磨碎到250目以下后,再加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规的炭化和活化得到活性炭；
或者将原料煤与焦油沥青混匀后一起磨碎到250目以下后,然后加入“黏结剂A”,混合均匀后在挤条机上挤压成柱状料条,然后按常规炭化和活化后得到活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述黏结剂A包括羧甲基纤维素1份、糊精1份、淀粉1份、Na2C030.5份和KOH0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述羧甲基纤维素、糊精、淀粉、焦油沥青、Na2C03、KOH质量比为1:1:1:20-50:0.5:0.5。
4.根据权利要求1所述的一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括70份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与30份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
5.根据权利要求1所述的一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括80份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与200份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
6.根据权利要求1所述的一种用新型黏结剂制备活性炭的方法，其特征在于：所述原料煤和沥青煤磨碎到250目以下，包括60份磨碎到250目以下粒度的原料无烟煤粉与40份粒度小于250目的沥青煤煤粉混合。
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