CN115259153B - 一种高效专效吸附丙酮的活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于活性炭领域，具体涉及一种高效专效吸附丙酮的活性炭及其制备方法；本发明提出了一种专效吸附丙酮的活性炭的制备方法，在太西煤粉中均掺一定比例的主焦煤和兰炭调节专效吸附丙酮的活性炭孔径结构，克服了现有技术的缺点，很好的实现了对丙酮吸附质的专效吸附。目前该技术产品我公司已投入中试生产，采用普通煤质活性炭生产设备即能够制备出性能均匀稳定可靠的产品。同时制备的一种专效吸附丙酮的活性炭，可消除或降低丙酮在应用的同时对环境和人类的负面影响。
Description
技术领域：
本发明属于活性炭领域，具体涉及一种高效专效吸附丙酮的活性炭及其制备方法。
背景技术：
碳在常温下是非常稳定的一种元素，活性炭是碳的一种物理结构形式之一。外观上，活性炭一般粒径在1-5mm之间的颗粒状固体。微观上，活性炭具有及其庞大的树状微观孔隙结构。由于活性炭具有微观孔隙，能够容纳及吸附其它物质，所以被广泛应用于净化领域。丙酮(acetone，CH3COCH3)是一种最简单的饱和酮。其分子量是58.08，饱和蒸气压是53.32kPa(39.5℃)，常温下是有特殊的辛辣气味的无色液体，易溶于水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿和吡啶等有机溶剂，易燃、易挥发，具有较活泼的化学性质。丙酮在工业上通常作为溶剂被广泛运用的同时，对环境及人体也会产生负面影响。(1)丙酮极度易燃，其蒸汽与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热极易燃烧爆炸。与氧化剂能发生强烈反应。其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险；(2)丙酮具有毒性，特别是对神经系统有麻醉作用，并对人体的黏膜有刺激作用，可抑制呼吸，引起呼吸困难。主要的是对中枢神经系统的抑制、麻醉作用，如果高浓度的接触，可能会造成肝、肾、胰腺的损害，通常浓度在500ppm以下时，没有什么影响，如果浓度达到500-1000ppm之间，会有刺激鼻、喉的症状，在1000ppm时可以出现头晕、头痛，如果浓度达到2000-10000ppm时，可以产生头晕、倦睡、恶心、呕吐，更高浓度时会导致失去知觉、昏迷，甚至死亡。
丙酮的合成方法、应用领域的研究比较多，但是对于降低或消除丙酮对环境和人体的负面影响的研究较少。活性炭因具有发达的微观孔隙，通过适当的调节制备工艺可用于专效吸附丙酮，因此本发明制备的一种专效吸附丙酮的活性炭具体实际应用意义及较高的推广前景。
发明内容：
本发明为了克服以上技术问题，提供一种高效专效吸附丙酮的活性炭及其制备方法，降低丙酮对环境和人体的负面影响。本研究是通过向单一煤种添加其他煤种来改变煤基活性炭空隙结构及降低无烟煤的活化难度，增加无烟煤煤基活性炭孔隙数量，提高丙酮的有效吸附率。
一种高效专效吸附丙酮的活性炭，高效专效吸附丙酮的活性炭原料质量百分比为65％-75％无烟煤、15-20％主焦煤和10-15％的兰炭，以上三种原料质量比为30％-35％的煤焦油。
优选的，所述的高效专效吸附丙酮的活性炭碘吸附值在800-1000mg/g，丙酮的吸附率大于22％。
优选的，所述的无烟煤灰分为4.27％-4.89％、水分为4.77％-4.94％。
优选的，所述的主焦煤灰分为10.11％-10.39％、水分0.26％-1.32％。
优选的，所述的兰炭灰分为4.13％-6.12％、水分8.15％-8.39％。
一种高效专效吸附丙酮的活性炭制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：
第一步：粉体制备：将无烟煤烘干至水分为1-5％后磨粉，磨粉细度200目通过率大于90％时得到无烟煤粉；将主焦煤和兰炭分别磨粉，磨粉细度325目通过率大于85％；
第二步：粉体均掺：将无烟煤粉、主焦煤和兰炭煤粉按75份:15份:10份均匀掺合；
第三步：捏合：将煤焦油脱水至水分为0.5％-4％，将第二步制得的粉体与煤焦油按10:3.3的比例在捏合成型搅拌锅里75℃-85℃保温混合搅拌20min，再加入适量的水继续搅拌5分钟，形成煤膏；
第四步：选用开孔径10mm的模具，将第三步所得煤膏用14-16kg的压力通过液压机挤压成直径为10mm的柱形条；
第五步：养护定型：将第四步所得挤压过的柱形条经养护机养护，先置阴凉通风处干燥8-16h，后移置光照处晾晒2-4h使柱形条定型；
第六步：将第五步所得定型后的柱形条转入炭化炉中,给料量2kg,转速15r/min,在450-600℃的温度梯度内进行一次绝氧干馏45min；
第七步：活化：将第六步所得半成品在880-950度的温度下用水蒸汽活化至碘值800以上后停止活化，经筛分、包装得到一种专效吸附丙酮的活性炭。
本发明提出了一种专效吸附丙酮的活性炭的制备方法，在太西煤粉中均掺一定比例的主焦煤和兰炭调节专效吸附丙酮的活性炭孔径结构，克服了现有技术的缺点，很好的实现了对丙酮吸附质的专效吸附。目前该技术产品我公司已投入中试生产，采用普通煤质活性炭生产设备即能够制备出性能均匀稳定可靠的产品。同时制备的一种专效吸附丙酮的活性炭，可消除或降低丙酮在应用的同时对环境和人类的负面影响。
附图说明：
图1为本发明对丙酮吸附测试分析柱状图。
具体实施方式：
实施例一：
将选用的无烟煤(宁夏太西洗精煤)灰分4.27％、水分4.77％磨粉，粉体过200目通过率90.3％；主焦煤灰分10.39％、水分0.26％磨粉，粉体通过325目通过率85.6％；兰炭灰分6.12％、水分8.39％磨粉，粉体通过325目通过率88.7％将上述三种粉体按无烟煤75份、主焦煤15份、兰炭10份均掺后，置于捏合锅中搅拌10min后，按混合粉：煤焦油是100：33的比例，通入蒸汽加热到73℃保温混合搅拌20min，再加入适量水，再搅拌5min，形成煤膏；该煤膏选用开孔径10mm的模具，将捏合成型所得煤膏用14kg的压力通过液压机挤压成直径为10mm的柱形条；将成型条转入养护机中先置于阴凉通风处干燥10h，再置于光照处晾晒2h。晾晒好的成型条转入炭化炉中，给料量2kg、转速15r/min，炉温500℃下绝氧干馏45min形成前驱体。在890℃的活化温度下将前驱体用水蒸气进行活化，至碘值达到800mg后停止活化，测定成品的技术参数为堆积比重530g/l、碘值838mg/g丙酮吸附值22.81％。
实施例二：
将选用的无烟煤(宁夏太西洗精煤)灰分4.89％、水分4.94％磨粉，粉体过200目通过率89.5％；主焦煤灰分10.39％、水分0.26％磨粉，粉体通过325目通过率85.6％；兰炭灰分4.13％、水分8.15％磨粉，粉体通过325目通过率88.7％将上述三种粉体按无烟煤75份、主焦煤15份、兰炭10份均掺后，置于捏合锅中搅拌10min后，按混合粉：煤焦油是100：33的比例，通入蒸汽加热到73℃保温混合搅拌20min，再加入适量水，再搅拌5min，形成煤膏；该煤膏选用开孔径10mm的模具，将捏合成型所得煤膏用14kg的压力通过液压机挤压成直径为10mm的柱形条；将成型条转入养护机中先置于阴凉通风处干燥10h，再置于光照处晾晒2h。晾晒好的成型条转入炭化炉中，给料量2kg、转速15r/min，炉温520℃下绝氧干馏45min形成前驱体。在910℃的活化温度下将前驱体用水蒸气进行活化，至碘值达到800mg后停止活化，测定成品的技术参数为堆积比重524g/l、碘值845mg/g丙酮吸附值22.59％。
实施例三：
将选用的无烟煤(宁夏太西洗精煤)4.27％、水分4.77％磨粉，粉体过200目通过率90.3％；主焦煤灰分10.11％、水分1.32％磨粉，粉体通过325目通过率85.6％；兰炭灰分6.12％、水分8.39％磨粉，粉体通过325目通过率88.7％将上述三种粉体按无烟煤75份、主焦煤15份、兰炭10份均掺后，置于捏合锅中搅拌10min后，按混合粉：煤焦油是100：33的比例，通入蒸汽加热到73℃保温混合搅拌20min，再加入适量水，再搅拌5min，形成煤膏；该煤膏选用开孔径10mm的模具，将捏合成型所得煤膏用14kg的压力通过液压机挤压成直径为10mm的柱形条；将成型条转入养护机中先置于阴凉通风处干燥10h，再置于光照处晾晒2h。晾晒好的成型条转入炭化炉中，给料量2kg、转速15r/min，炉温550℃下绝氧干馏45min形成前驱体。在880℃的活化温度下将前驱体用水蒸气进行活化，至碘值达到800mg后停止活化，测定成品的技术参数为堆积比重520g/l、碘值851mg/g丙酮吸附值23.01％。
具体测试数据如下表1：
表1
由图1表1中配煤工艺3、8和9可以看出，在配比相同的情况下，配不同种类的兰炭时丙酮的吸附值也不同，其中配有山西兰炭时丙酮的吸附效果最好。
由本次实验可知配煤方案8、10和11均达到丙酮吸附指标要求，并且都配有山西兰炭，其中配煤方案10效果最好，对丙酮的吸附值达到24.19％。
Claims (1)
1.一种高效专效吸附丙酮的活性炭制备方法，其特征在于：具体制备方法如下：
第一步：粉体制备：将无烟煤烘干至水分为1-5％后磨粉，磨粉细度200目通过率大于90％时得到无烟煤粉；将主焦煤和兰炭分别磨粉，磨粉细度325目通过率大于85％；
第二步：粉体均掺：将无烟煤粉、主焦煤和兰炭煤粉按75份:15份:10份均匀掺合；
第三步：捏合：将煤焦油脱水至水分为0.5％-4％，将第二步制得的粉体与煤焦油按10:3.3的比例在捏合成型搅拌锅里75℃-85℃保温混合搅拌20min，再加入适量的水继续搅拌5分钟，形成煤膏；
第四步：选用开孔径10mm的模具，将第三步所得煤膏用14-16kg的压力通过液压机挤压成直径为10mm的柱形条；
第五步：养护定型：将第四步所得挤压过的柱形条经养护机养护，先置阴凉通风处干燥8-16h，后移置光照处晾晒2-4h使柱形条定型；
第六步：将第五步所得定型后的柱形条转入炭化炉中,给料量2kg,转速15r/min,在450-600℃的温度梯度内进行一次绝氧干馏45min；
第七步：活化：将第六步所得半成品在880-950度的温度下用水蒸汽活化至碘值800以上后停止活化，经筛分、包装得到一种专效吸附丙酮的活性炭；
所述的高效专效吸附丙酮的活性炭碘吸附值在800-1000mg/g，丙酮的吸附率大于22％，所述的无烟煤灰分为4.27％-4.89％、水分为4.77％-4.94％，所述的主焦煤灰分为10.11％-10.39％、水分0.26％-1.32％，所述的兰炭灰分为4.13％-6.12％、水分8.15％-8.39％。
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