[发明专利]一种大孔颗粒活性炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大孔颗粒活性炭及其制备方法，将木炭磨碎后过筛，取小于10微米的炭粉颗粒；将木屑与催化剂和水混合，密闭条件下150℃加热1～3h；将炭粉颗粒与胶粘剂混合，在捏合机加热至80～150℃，捏合10～60min，形成塑性物料；将塑性物料放入液压成型机挤压成柱状颗粒；柱状颗粒在氮气保护下，于200～500℃恒温30～120min进行固化，得到柱状炭化料；柱状炭化料经水洗回收催化剂，再漂洗至中性，烘干后即得大孔颗粒活性炭。本发明采用炭粉挤压成型制备大孔颗粒活性炭，利用炭粉颗粒间隙形成大孔结构，通过调整碳粉颗粒粒径、成型压力、炭粉和胶粘剂比例，可调控大孔比例。

技术领域

本发明涉及活性炭的制备方法，具体涉及一种炭粉挤压成型制备大孔颗粒活性炭的方法。

背景技术

活性炭是目前应用最广泛的材料，我国也是世界活性炭生产和出口第一大国。颗粒活性炭具有强度高、吸附力强、使用过程没有粉尘，适合连续操作的诸多优点，广泛应用于液相和气相吸附领域，在大气污染治理和水质净化等环境保护领域有着巨大的应用前景。目前颗粒活性炭均以微孔和中孔为主，对大分子杂质吸附能力较差，不能满足大气中PM2.5捕捉，以及食用油、柴油、润滑油等液相除杂精制。

自从活性炭发明以来，人们不断致力于利用各种方法制备颗粒活性炭的研究。由木屑经磷酸活化制备颗粒活性炭，需要使用木屑质量4倍的磷酸，必将造成大量气体和液体污染，环保治理成本高，耗时耗能；采用碳粉加焦油粘结成型再活化制备颗粒活性炭，必须经历捏合、炭化、高温水蒸气活化等过程，制备的产品没有大孔，制造成本高、产品得率低、废气污染严重等问题。

天津大学的王玉新等人(王玉新，苏伟，周亚平.不同磷酸活化工艺过程对活性炭孔结构的影响[J].炭素，2009，28(1)：18—21.)以竹块为原料，80％的浓磷酸为活化剂，按照浸渍比4：l，活化温度500℃，活化时间240min的条件，制得比表面积为2127m²/g的活性炭。西北大学的李冰等人(李冰,李洋，许宁侠,等.氯化锌活化法制备长柄扁桃壳活性炭[J].西北大学学报(自然科学版)2010,40(5)：)利用氯化锌活化法制备了长柄扁核桃活性炭，在实验条件内，最佳工艺为氯化锌溶液质量分数为50％，活化温度为600℃，活化时间为90min。可制得活性炭的比表面积为1633.08m2/g，其碘吸附值为883.78mg/g，亚甲基蓝吸附值为165mg/g。化学活化法制备活性炭，由于使用大量化学试剂，对设备产生一定腐蚀，并对环境造成二次污染。中国科学院山西煤炭化学研究所的刘朗等人的专利(专利号ZL98115717.3)利用线型热塑性酚醛树脂为原料，通过成球之前加入固化剂，制成块状混合物，再粉碎至1.25-2.5mm，得到原料树脂；将原料树脂分散到含有分散剂的分散液中，乳化成球；将制成的球在惰性气体保护下进行炭化并用水蒸汽或二氧化碳进行活化，得到酚醛树脂基球形活性炭。但所涉及的方法由于与固化剂、致孔剂与酚醛树脂的混合、破碎、筛分有十分密切的关系，因此损耗大、成本高。

综上所述，采用化学法活化和炭粉加树脂成型、炭化、活化制备颗粒活性炭的方法，操作过程复杂，产品的得率低，且对环境造成二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种环境污染小、简单易行，成型性能好、强度大，产品大孔率高、孔径可控的颗粒活性炭的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种大孔颗粒活性炭的制备方法，包括如下步骤：

(1)炭粉破碎：将木炭磨碎后过筛，取小于10微米的炭粉颗粒；

(2)胶粘剂制备：将木屑与催化剂和水混合，混合质量比为10:(1～2):(10～30)，密闭条件下150℃加热1～3h；

(3)混合：将步骤(1)得到的炭粉颗粒与步骤(2)制备的胶粘剂按照10:(1～3)的质量比混合，在捏合机加热至80～150℃，捏合10～60min，形成塑性物料；