一種固硫渣複合成型活性炭及其製備方法
2023-06-19 07:29:11
專利名稱：一種固硫渣複合成型活性炭及其製備方法
技術領域：
本發明涉及活性炭的製備技術領域，尤其涉及一種固硫渣複合成型活性炭及其製備方法。
背景技術：
與粉末活性炭相比，成型活性炭結構緊密，具有特定的形狀、較高的堆積密度與強度。其密度大，單位體積表面積遠高於粉末活性炭，在儲藏運輸過程中更具優勢；其形狀易於調變、強度較高、無粉塵汙染且容易更換再生，更易於滿足不同行業的多種用途。
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在生活應用方面，成型活性炭已經成為淨水機中過濾芯的主要材料，也己經出現活性炭杯子、湯匙等產品，利用活性炭良好的吸附性，有效淨化飲用水。成型活性炭在空氣淨化方面也大有所為，它有「捕捉」各種有毒有害氣體、雜質、臭味、吸附毒氣的功能。隨著居室汙染的增加，健康已經成為都市人最關心的問題，因此活性炭受到不少人的青睞。在工業應用方面，成型活性炭除了具備傳統炭材料所具有的導熱和導電性能優良、抗化學腐蝕性能好、熱膨脹係數小等優點，其更加發達的孔隙結構和比表面積、更高的單位體積能量密度和吸附量，使其在傳統的活性炭應用領域擁有更廣闊的發展空間。成型活性炭常見的製備工藝有直接使用碳質前驅體，經過炭化、活化製備和以粉末活性炭為原料，添加膠結劑製備。其中，後一種製備工藝所採用的膠結劑可分為有機膠結劑和無機膠結劑兩類。由於粉末活性炭擁有發達的孔隙結構，添加粘結劑成型的過程會堵塞、破壞其孔隙結構，所以必須儘量減少膠結劑的用量和減低其成型的壓力，才能提高成型活性炭的比表面積。但若膠結劑太少或粘結力不強，又可能導致成型活性炭強度低，而影響其使用。因此，在活性炭成型過程中，其比表面積和機械強度是一對矛盾，要同時提高其吸附性能和機械強度是比較困難的。因而必須找到合適的膠結劑及最佳配方，使成型活性炭有良好吸附性能的同時具有一定的機械強度。此外，為得到高的比表面積和強度，很多成型活性炭製備的過程都需要加溫燒制，其不但浪費能源還使製備過程變得繁瑣。
發明內容
本發明的目的在於提供一種在保持較高機械強度的同時具有較高吸附能力的固硫渣複合成型活性炭及其製備方法，該方法不需加熱、製備過程簡單。本發明的技術方案如下
一種固硫渣複合成型活性炭，其特徵在於，所述固硫渣複合成型活性炭的抗壓強度
I.5 2. 5Mpa,比表面積為440 550 m2 /g。上述固硫渣複合成型活性炭的製備方法，其特徵在於，它包括以下步驟
1)按照粉末活性炭固硫渣的質量比為1:4 3:2選取粉末活性炭和固硫渣；
2)將固硫渣和粉末活性炭混合，然後加入固硫渣和粉末活性炭總質量的60%的水，進行攪拌；
3)將攪拌後的樣品依次入模、成型保壓、脫模及養護，即得到固硫渣複合成型活性炭。
上述方案中，在步驟I)之前，將固硫渣進行研磨篩分。上述方案中，所述研磨時間為30分鐘。上述方案中，所述篩分步驟是將研磨後的固硫渣過200目篩進行篩選，控制篩餘為8%。 上述方案中，所述固硫渣複合成型活性炭的抗壓強度I. 5 2. 5Mpa，比表面積為440 550 m2 /g。上述方案中，所述固硫渣中主要化合物組成是Si02 1 5-20wt%, Al2O3 15_20wt%，CaO 42-49wt%, SO36_9wt%。上述方案中,所述粉末活性炭的比表面積為800 m2 /g。上述方案中，所述步驟3)中的攪拌時間為20 30min。上述方案中，所述步驟3)中的養護是在真空度-0. 06Mpa環境下養護2小吋。該方法是以固硫渣作為結合劑，利用其水化產物的膠凝性能，將粉末狀活性炭膠結成型為不同形狀，不需加熱，製備成具有一定強度並有較高吸附能力的固硫渣複合成型活性炭，其可用於製作具有室內空氣淨化功能的裝飾品，也可用於製備具有室內空氣淨化功能的牆面材料。本發明的有益效果為本專利採取免燒方法，以普通粉末活性炭為原料，用ー種燃煤脫硫過程中所得到的固硫渣作為複合結合劑，製備得到固硫渣複合成型活性炭，在實現固硫渣的資源化利用、變廢為寶的同時，解決活性炭強度低、使用壽命短、回收困難等問題。
具體實施例方式為了更好的理解本發明，下面結合實施例進ー步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。以下所有實施例中所使用的固硫渣由本實驗室燒制。固硫渣的燒制方法按照合山高硫煤粉碳酸鈣質量比為IOOg :102g稱取合山高硫煤粉和碳酸鈣，加入立式快速磨中進行研磨2小吋，並經過200目篩篩選後，置於高溫爐內匣缽中燒制後出料，空氣中自然冷卻。升溫制度為室溫升至900°C保溫半小時，繼續升溫至1200°C保溫I小吋。該固硫渣主要化合物組成是Si02 1 5-20wt%，Al2O3 15-20wt%,Ca0 42_49wt%，SO3 6_9wt%。其他組分ー般為Na20、K20、Mg0、Fe203、P205等，其他組分的含量和種類對本發明的實施基本沒有影響，所以本發明中並未討論其他組分。可以理解的是，其他類型的固硫渣也適用於本發明。實施例I :
市場購置普通粉末活性炭，比表面積為800 Hf /g。固硫渣的主要氧化物組成(単位wt%),見表 I
表I
SiO2 Iai2O3 |CaO [SO319.80]20 J42.30 [6
ー種固硫渣複合成型活性炭的製備方法，它包括以下步驟
1)將固硫洛加入研磨機中研磨半小時，過200目篩進行篩選,控制篩餘8%；
2)按照粉末活性炭固硫渣的質量比為3:2選取粉末活性炭和上述固硫渣；
3)將固硫渣和粉末活性炭混合，然後加入固硫渣和粉末活性炭總質量的60%的水，進行攪拌；4)攪拌30min後，將混合樣品填充到模具中，充分振搗至其分散均勻，表面平整；
5)成型保壓三天，脫模取出樣品，在真空度-0.06Mpa環境下養護2小時，得到固硫渣複合成型活性炭，其抗壓強度為I. 52Mpa，比表面積為547 m2 /g。實施例2:
市場購置普通粉末活性炭，比表面積為800 Hf /g。固硫渣的主要氧化物組成(單位wt%),見表 2 表權利要求
1.ー種固硫渣複合成型活性炭，其特徵在於，所述固硫渣複合成型活性炭的抗壓強度I.5 2. 5Mpa,比表面積為440 550 m2 /g。
2.如權利要求I所述的固硫渣複合成型活性炭的製備方法，其特徵在於，它包括以下步驟 1)按照粉末活性炭固硫渣的質量比為1:4 3:2選取粉末活性炭和固硫渣； 2)將固硫渣和粉末活性炭混合，然後加入固硫渣和粉末活性炭總質量的60%的水，進行攪拌； 3)將攪拌後的樣品依次入模、成型保壓、脫模及養護，即得到固硫渣複合成型活性炭。
3.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，在步驟I)之前，將固硫渣進行研磨篩分。
4.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述研磨時間為30分鐘。
5.如權利要求3所述的製備方法，其特徵在於，所述篩分步驟是將研磨後的固硫渣過200目篩進行篩選,控制篩餘為8%。
6.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述固硫渣複合成型活性炭的抗壓強度I. 5 2. 5Mpa,比表面積為440 550 m2 /g。
7.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述固硫渣中主要化合物組成是=SiO215-20wt%, Al2O3 15-20wt%, CaO 42-49wt%, SO36_9wt%。
8.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述粉末活性炭的比表面積為800Hf /g°
9.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在幹，所述步驟2)中的攪拌時間為20 30mino
10.如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟3)中的養護是在真空度-0.06Mpa環境下養護2小時。
全文摘要
本發明提供一種固硫渣複合成型活性炭及其製備方法。該固硫渣複合成型活性炭的製備方法包括以下步驟1)按照粉末活性炭∶固硫渣的質量比為1∶4～3∶2選取粉末活性炭和固硫渣；2)將固硫渣和粉末活性炭混合，然後加入固硫渣和粉末活性炭總質量的60%的水，進行攪拌；3)將攪拌後的樣品依次入模、成型保壓、脫模及養護，即得到固硫渣複合成型活性炭。本發明採取免燒方法，以普通粉末活性炭為原料，用一種燃煤脫硫過程中所得到的固硫渣作為複合結合劑，製備得到固硫渣複合成型活性炭，在實現固硫渣的資源化利用、變廢為寶的同時，解決活性炭強度低、使用壽命短、回收困難等問題。
文檔編號B01J20/30GK102744040SQ201210248789
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者何峰, 蘭雪勇, 李豫梅, 謝峻林, 饒成成 申請人:武漢理工大學