CN1272454A - 一种煤基中孔活性炭制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤基中孔活性炭的制备方法,在煤基活性炭磨粉、成型过程中或炭化后加入催化碳与水蒸汽活化反应的催化剂,改变活化反应机理,从而调整活性炭产品的孔结构,制备中孔发达的煤基活性炭产品。本制造方法中采用的催化剂是用2～6种选自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金属化合物或水溶性化合物,经混合、锻炼、磨粉制成。

Description

一种煤基中孔活性炭制造方法
本发明涉及以煤为原料制备优质高档活性炭方法。
以煤为原料的煤基活性炭生产方法主要分为物理活化法和化学活化法两种。化学活化法是用ZnCl2、KOH等化学药剂作活化剂，由于这种方法对环境污染较大，所以近年来很少采用。物理活化法是用水蒸汽作活化剂，在800～1000℃高温条件下使水蒸汽与碳发生化学反应，形成各种孔隙，使含碳材料活化，制成活性炭。我国煤基活性炭过去主要采用物理活化法，其生产工程流程见附图1。
煤经过研磨加工成200目左右的煤粉，加入粘结剂挤压成型，然后在一定温度下炭化、活化制得活性炭产品。用这种方法制备的活性炭产品性能主要决定于原料煤的性质和生产工艺条件，但在原料煤性质一定的条件下，仅改变工艺条件难以大幅度调整活性炭的孔结构，改善提高活性炭产品的吸附性能；近年来对我国煤质资源普查表明：在我国已开发的煤田中适用于制备活性炭的原料煤主要集中在宁夏、大同地区，但以这些煤为原料生产的活性炭为中、低档产品，靠寻找新的活性炭生产原料用煤来提高我国活性炭产品质量近期难以实现。因此用物理活化法，在我国现有煤炭资源条件下，难以生产出吸附量大、解吸率高、残留少、中孔发达的优质高档活性炭产品。
本发明的目的是提供一种以我国煤炭为原料制备吸附量高，吸、脱附速度快、残留少的优质高档煤基活性炭产品的方法。
本发明是在煤的磨粉、成型过程中或炭化以后，采用机械混合或浸渍的方法加入催化剂。加入的催化剂在用水蒸汽活化时，催化碳与水蒸汽的活化反应，炭化、活化工艺条件见表1，催化剂为2～6种过渡金属和贵金属的化合物组成。这些过渡金属化合物选自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金属化合物或水溶性化合物，其加入量为原煤量的0.5～15％。催化剂的加入方式、催化剂种类及加入量对活性炭产品性能有重要影响。这种制备方法与传统物理活化法的不同是在用水蒸汽与碳的活化反应过程中，加入了催化剂，催化剂加快了碳与水蒸汽的反应速度，改变了碳与水蒸汽的反应机理，从而改变了活性炭产品的孔结构，使活性炭20～300A中孔孔容占总孔容20％～50％，从而可制备各种孔结构、吸附性能不同的活性炭产品。
采用该方法制备的煤基活性炭和传统物理活化法相比具有以下特点：
·活性炭产品吸附容量提高30％，解吸残留小于40％；
·活性炭产品中孔发达，中孔孔容占总孔容的20％～50％，吸脱附速度提高20％～60％；
·活化炉产量提高3％～10％；
·活性炭产品收率提高2％～8％。
生产的活性炭产品主要物理性能见表2。用这种方法制备的达到表2各项指标要求的活性炭产品是传统物理活化法难以生产的一种高档煤基活性炭产品，可广泛用于汽油、苯等各种有机溶剂回收，也可以用于各种气体吸附净化、水的深度净化等领域。
               表1炭化、活化工艺条件
    炭化工艺条件     活化工艺条件
    炭化终温，℃600炭化升温速度，℃2～8炭化收率，％70～85     活化温度，℃700～950H2O∶C     ＞8活化收率，％20～35
            表2  催化活化制备煤基活性炭产品性能
              名称     指标
    BWC(丁烷有效吸附容量)g/100ml四氯化碳 ％亚甲兰   mg/g碘值     mg/g比表面   m2/g强度     ％     ＞880～120260～3501000～12501100～1600＞90
实施例1
选取KOH、K2CO3、Mg(NO3)2、CaCl2、BaCl2配成10％的水溶液，在原料煤成型过程中加入量为原煤量的0.5％～10％。然后炭化、活化制成活性炭产品。
炭化工艺条件：升温速度：2～5℃
              炭化终温：600℃
活化工艺条件：活化温度：800～900℃
              水∶炭：15～20∶1
              活化时间：2～6h
制备的活性炭产品性能：
              碘值  mg/g：1100～1300
              亚甲兰mg/g：260～360
              BWC(g/100ml)：8～10
              强度  ％：    ＞90
              比表面m2/g： ＞1300
              中孔孔容 ml/g：0.15～0.4
实施例2
分别将NaOH、Na2CO3，Ti(SO4)2、NH4VO3、CrAC3、Na2WO4、MnAC2、研磨成粉，在煤粉研磨过程中加入0.5％～10％的催化剂，然后加粘结剂挤条成型，再炭化、活化，炭化、活化工艺条件同实施例1。
制备的活性炭产品性能：
              碘值  mg/g：1000～1200
              亚甲兰mg/g：200～300
              BWC(g/100ml)：7～9
              强度  ％：    ＞92
              比表面m2/g： ＞1000
           中孔孔容ml/g：0.2～0.4
实施例3
选取Co(NO3)3、Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、ZnAC2、CdAC2化合物，配成10％的水溶液，在原料煤成型炭化后浸渍加入0.5％～10％，然后炭化、酸洗制成活性炭产品。炭化、活化工艺条件同实施例1。
制备的活性炭产品性能：
              碘值  mg/g：1000～1300
              亚甲兰mg/g：200～350
              BWC(g/100ml)：7～10
              比表面m2/g：1000～1600
              强度  ％：  ＞88

Claims (1)

1.一种煤基中孔活性炭制造方法，其特征是在以煤为原料生产活性炭的磨粉、成型过程中或炭化以后，采用机械混合或浸渍的方法加入催化剂，这种催化剂是用2～6种选自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金属化合物或水溶性化合物，经混合、锻烧、磨粉制成催化剂，锻烧温度为200～600℃，催化剂颗粒小于50目，催化剂的加入量为原煤量的0.5％～15％，在700～950℃范围内催化活化反应，制得活性炭产品。
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