[发明专利]一种生物质气化剩余物成型活性炭及其制备方法

说明书

一种生物质气化剩余物成型活性炭及其制备方法。以生物质气化剩余物炭粉为原料，将原料与高温黏结剂、活化助剂和常温黏结剂混合均匀后在成型机中挤出成型，经烘干硬化后移至高温炉中进行炭化和活化，制得成品活性炭。本发明所述常温黏结剂在与炭粉、高温黏结剂混合后起定型作用，方便原料的挤出成型或定型；在高温炭化和活化过程中，常温黏结剂被烧掉生成孔隙，此时高温黏结剂受热熔融起黏结效果；活化助剂的加入有利于提高气化剩余物的反应活性。活性炭的强度可达99％，碘吸附值达到900mg/g，亚甲基蓝吸附值大于180mg/g。

技术领域

本发明属于废物资源制备高强度成型活性炭技术领域，具体的说是一种以生物质气化剩余物为原料，使用室温黏结剂和高温黏结剂成型，并通过物理活化法制备高强度成型活性炭的方法。

背景技术

生物质资源是唯一可再生的炭资源，生物质气化是在高温条件下将生物质燃料中的一部分可燃组分转化为可燃气的热化学反应，气化过程中生成的可燃气可用于供气、供热、发电和合成化学品等领域。目前，我国已经建立了500个以上的生物质气化应用工程，每年产生大量的气化剩余物，在没有得到利用前，往往用于铺路、水泥、建筑添加料或者直接扔掉，造成巨大的浪费。研究发现生物质气化剩余物具有一定的固定碳含量，如果能将其用于活性炭的制备，具有较高的环境效益和经济效益。

以生物质气化剩余物制备成型活性炭需要解决气化剩余物炭粉反应活性低、未经活化处理时吸附性能差、使用普通成型方法成型强度低等问题。

公开的文章、专利中未发现以生物质气化剩余物制备成型活性炭的报道。授权专利《一种柱状活性炭的制造方法》(CN101337671)，公开了一种使用沥青为黏结剂，将沥青、煤粉、水混合后通过造粒设备成型制备活性炭的方法，该发明过程没有进行活化，制备的活性炭吸附性能较低，并且发明过程温度小于80℃，低于沥青的熔点，沥青粉末流动性低，与煤粉的结合力差。专利通过水的作用混合，干燥后，活性炭遇水容易破碎，不利于重复使用。公开专利《一种以聚乙烯醇为粘结剂的活性炭成型方法》(CN106082215A)，以聚乙烯醇为粘结剂，水为分散介质，配置成胶体后与活性炭混合，通过模压或者挤出等方式成型制备了高强度成型活性炭。这种成型方法，活性炭的孔隙容易被聚乙烯醇堵塞，导致吸附力降低，并且由于聚乙烯醇溶于水，使得该类活性炭遇水易破碎。聚乙烯醇作为一种高分子材料，不耐高温，以聚乙烯醇为粘结剂成型的活性炭在再生或较高温度使用时，还存在强度下降严重的缺点。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对目前生物质剩余物无法充分利用，现有常规活性炭成型方法制备的活性炭产品成型强度差、不耐高温等问题，针对生物质气化剩余物反应活性低、与黏结剂结合力差等特性，公开了一种生物质气化剩余物成型活性炭及其制备方法，该方法实现了生物质剩余物的高值化利用，通过添加常温黏结剂、高温黏结剂和活化助剂，解决了成型活性炭强度低、经高温气化后的剩余炭粉反应活性低、活化困难等问题。

技术方案：一种生物质气化剩余物成型活性炭，原料按质量份计，组成为：

所制成型活性炭的耐磨强度大于95％，碘吸附值大于900mg/g，亚甲基蓝吸附值大于180mg/g。

所述的常温黏结剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇、淀粉、乙基纤维素、焦糖中的任意一种或几种配置的水溶液。

所述的高温黏结剂为沥青粉末、环氧树脂粉末、呋喃树脂粉末、酚醛树脂粉末、橡胶粉末、粘土中的任意一种或几种的混合料。

所述的活化助剂为次氯酸钠、次氯酸钙中的一种或两种的混合料。

制备任一所述的生物质气化剩余物成型活性炭的方法，包括以下步骤：以生物质气化剩余物炭粉为原料，将原料、高温黏结剂和活化助剂充分混合后加入常温黏结剂捏合，挤出成型，成型后烘干硬化，经炭化和活化工序后取出筛分、干燥，即得成品活性炭。

所述炭化工序中炭化温度为450～600℃，炭化时间为1～3h。