[发明专利]一种利用稻壳制备高吸附活性炭及白炭黑的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工原料制备领域，尤其涉及一种高吸附活性炭及白炭黑的生产方法。

背景技术

活性炭是一种具有高孔隙率的吸附剂，比表面积一般在600—1200平方米/克。在工业生产中，主要采用木材、椰子壳、泥炭、褐煤、含沥青煤、无烟煤、石油焦及合成聚合物，通过热法或化学法制备活性炭，传统制备方法存在生产成本高、污染严重、生产高性能活性炭的原料不易获得等问题。白炭黑是白色粉末状无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，目前主要采用纯碱和石英砂在高温反应炉中于1300℃以上熔融制成固体水玻璃，固体水玻璃在加温通蒸汽溶解制得液体水玻璃，液体水玻璃再加入强酸反应制得白炭黑。该生产方法存在能耗高、污染严重的缺点。

稻壳为大米加工中分离出的稻谷壳。长期以来，稻壳一般仅作为燃料使用，而燃烧后的稻壳灰更是得不到充分利用，常常被人们视为废物，堆积于村头路旁，倾泻于小河池塘，对环境造成严重污染，利用稻壳灰制备活性炭和白炭黑，具有可观的经济效益与社会效益。

与本发明最接近的已有技术是专利名称为“稻壳灰联产水玻璃和活性炭”，专利号88105429.1的专利，文件中公布了一种利用稻壳灰生产硅酸钠和活性炭的方法。主要发明内容是将稻壳灰在温度128℃以上、压力为2.5公斤·力/cm²条件下与烧碱溶液反应，将生成物过滤分离，所得滤液经浓缩制得水玻璃(Na₂O·nSiO₂)，所得滤渣经煮洗除碱制得活性炭产品，该发明通过烧碱与稻壳灰中二氧化硅反应，(反应式2NaOH+Sio2＝Na₂SiO₃)生成硅酸钠来提取二氧化硅，同时利用水蒸发成水蒸气过程中出现的体积变化使炭表面微孔增多，从而达到使炭活化的目的。活性炭比表面积最高能达到700平方米/克，但此方法对反应温度、压力要求较高，存在生产能耗较高的缺点。另一项专利名称为“制取无定型白炭黑和活性炭新方法”，专利号93103043.9。该专利的主要发明内容是将稻壳在600—650℃下制成炭化稻壳，与波美度为8—11的碳酸钠溶液按重量百分比1:37投入反应罐中，罐内压力2—3Mpa，温度120—130℃，反应时间2—3小时，将反应物经煮沸、固液分离，所得滤液经低温分解—分离—中和—滤洗—干燥—粉碎即得白炭黑，所得滤渣经酸洗—洗涤—干燥—活化—粉碎即得活性炭，该方法利用碳酸钠与稻壳灰中二氧化硅反应，反应式为2Na₂CO₃+SiO₂+H₂O＝Na₂O·SiO₂+2NaHCO₃，从稻壳灰中提取二氧化硅，利用水蒸发成水蒸气过程中出现的体积变化使炭表面微孔增多的作用进行活化，采取该方法生产出的活性炭产品性能很低，亚兰吸附力只有10ml/0.1g，无焦糖吸附力，方法过程能耗高。

创造发明内容

本发明的目的是提供一种利用稻壳作为原料、工艺过程节能、产品质量稳定、环境污染低、吸附性能高的活性炭及白炭黑生产方法。

本发明的特征在于

1.将稻壳气化，气化后得到的稻壳灰在加温条件下与碳酸钠水溶液反应，反应结束后将反应物料经固液分离，得到滤渣和滤液，反应可在常压下进行。

2.将所得滤渣经水洗得固体炭，在10％的氯化铁或硫酸亚铁添加剂水溶液中浸泡5小时，然后活化、酸洗、水洗、干燥、粉碎、包装制成成品活性炭，所得滤液经降温分解、再次固液分离、中和、滤洗、干燥、粉碎、包装制成白炭黑成品。

3.稻壳气化产生的煤气作为热源由管道输送到活性炭加工工序，供应给水洗、活化、酸洗、干燥工序加热用。

本发明采用稻壳作为生产原料生产活性炭及白炭黑，具有原料来源广泛易得的特点，向固体炭中加入氯化铁或硫酸亚铁添加剂后，添加剂与炭反应产生比较发达的孔隙，大大提高了活性炭的吸附能力及白炭黑产品的质量。同时稻壳气化产生的煤气被用于固体炭加工工序，不需另外提供热源，具有节能的效果。

本发明生产方法依次包括如下步骤：

①将稻壳净化后在气化炉中气化，产生的煤气供生产过程中所需热源用，并得稻壳灰，备用。

②将步骤①制得的稻壳灰和浓度为8％—15％的碳酸钠水溶液按质量百分比1:30—40投入反应器中，加压下反应，反应温度130—160℃，反应时间2—3小时。

③将反应好的物料在100℃下进行固液快速分离。