以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法
2023-05-21 19:37:56 1
專利名稱：以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法
技術領域：
本發明涉及活性炭的製備方法，特別是涉及一種以生產茶葉的下腳料為原料製備活性炭的方法。
背景技術：
活性炭被廣泛應用於石油、醫藥、化工、食品、國防工業、安全防護、環境保護等領域。據粗略統計，全國活性炭年產量達25萬噸以上，製造活性炭的原料也多種多樣，有木質、煤質、果殼等。雖然木質原料生產的活性炭與其它原料生產的活性炭相比具有四大優點總孔容積大，比表面積大，反應活性大，雜質少，但以犧牲森林資源和破壞環境為代價生產活性炭，已不能適合社會可持續發展的需要。
為保護森林資源，改善環境質量，國家已明文規定，嚴禁亂砍亂伐森林，因此木質活性炭的原料日漸貧乏。為此，必須尋找活性炭生產的替代原料，而在我國東部、中部、西南及華南廣大地區，茶葉生產資源都相當豐富，茶葉生產中每年都伴有大量的下腳料，這些下角料由於不能再用來制茶，因此目前多用作肥料。然而，我們通過大量實驗研究發現，生產茶葉的下腳料卻是生產活性炭的好原料，用它生產的活性炭具有孔容大、比表面積大、活性高、雜質少的特點，其質量比傳統木質原料生產的活性炭的吸附性能更好。如果加以開發利用，不但可製得優質活性炭，而且具有較好的經濟效益和社會效益。
發明內容
本發明的目的在於提供一種由生產茶葉的下腳料為原料製備活性炭的方法。該方法有效解決了以木質為原料製備活性炭所造成的森林資源的破壞，且以該方法所生產的活性炭具有孔容大、比表面積大、活性高、雜質少、吸附性能高的特點。
本發明的目的是通過實施如下的技術方案來實現的。
以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法，其特徵在於包括如下工藝步驟A、原料篩選或原料成型將原料切碎，過目篩，去除雜物後選取≤0.5cm×lcm的原料作為物料；或者將前述篩選出的物料先乾燥到含水量小於20％，再經成型設備擠壓成型後備用；所述成型設備選用螺旋擠出機或液壓擠壓機。
B、炭化將經步驟A篩選或成型後的物料置於炭化爐中，並於200～600℃的溫度下，每噸乾餾2～4小時，至炭化程度達到70～90％時經擠壓成型得炭化料；所述乾餾的最佳溫度範圍為300～450℃。
本發明在進行步驟B之前，還可增加一步工序，即將經步驟A得到的物料用磷酸和雙氧水的混合溶液進行浸漬處理，其中相對每噸物料，磷酸的量為50～100Kg，雙氧水的量為3～20Kg。
C、活化將步驟B製得的炭化料放入活化爐中，用過熱蒸汽於400～850℃的溫度下每噸活化2～4小時得活化料；所述炭化料的最佳活化溫度為400～600℃。
所述炭化爐或活化爐選用平板爐、迴轉爐、隧道爐、立式爐、雙排爐或燜燒爐。
D、後處理將步驟C製得的活化料經破碎、水洗、乾燥或在水洗之前先酸洗、再經水洗和乾燥後即得到活性炭，所得活性炭經分級過篩或研磨處理後，進一步分別製得不定型顆粒活性炭和粉狀活性炭。
所述活性炭的產率為12.5～25％。
經檢測，本發明所製得的活性炭的各項技術參數如下對0.15亞甲基蘭脫色力 120ml/g～300ml/g焦糖脫色力 100～130％碘值 1000mg/g～1400mg/g比表面積 1000cm2/g～2000cm2/g總孔容積 0.55cm3/g～1.25cm3/g總鐵含量 ≤0.05％灰份 ≤3.5％強度 80～95％pH4～9本發明的優點在於本發明有效解決了以木質為原料製備活性炭所造成的森林資源的破壞，且以該方法所制出的活性炭不但具有木質活性炭所有的優點，而且在同等工藝條件下，其脫色力可提高20％以上，同時還具有孔容更高、比表面積更大和雜質含量更低的特點，尤為重要的是開發出了製造優質活性炭的新原料，更合理地利用了資源。
具體實施例方式
實施例1一種以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法，其特徵在於包如下工藝步驟A、原料篩選選取茶葉加工下腳料10噸，切碎，過目篩，篩選出碎渣，得到≤0.5cm×1cm的物料9.5噸。
B、炭化將篩選好的物料加入到立式炭化爐中，每次加料500Kg，每小時出料一次，邊出料邊加料，並於450℃的溫度下乾餾炭化20小時，得炭化料2.95噸，測得的技術參數如下揮發份24.0％、灰份1.8％、水份2.60％、固定炭71.60％。
C、活化將製得的2.95噸炭化料放入迴轉式活化爐中，用過熱蒸汽於760℃的溫度下活化14小時得活化料。
D、後處理將製得的活化料經破碎、水洗、乾燥即得到活性炭918Kg；再將所製得的活性炭經分級篩選得到粒度為8×30目的顆粒活性炭750Kg，篩下物168Kg；再將168Kg篩下物經進一步水洗、烘乾後研磨得粉狀活性炭158Kg。
經檢測，所得不定型顆粒活性炭的技術參數如下碘值1148.5mg/g對0.15亞甲基蘭脫色力195ml/g比表面積1465cm2/g總孔容積0.75cm3/g(其中中孔容積0.45cm3/g)總鐵含量0.04％灰份2.50％強度85％pH值9所得粉狀活性炭的技術參數如下
對0.15亞甲基蘭脫色力 210ml/g比表面積 1530cm2/g總鐵含量 0.016％灰份 2.10％pH值 6實施例2一種以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法，其特徵在於包括如下工藝步驟A、原料定型及浸漬將原料切碎，過目篩，去除碎渣後選取≤0.5cm×1cm的原料作為物料，同時將其乾燥到含水量小於20％，取處理好的物料1噸，加入20Kg雙氧水和80Kg磷酸混合液浸漬12小時。
B、炭化將浸漬過的物料放進平板式炭化爐中，並於280～300℃的溫度下乾餾炭化60分鐘得炭化料。
C、活化將製得的炭化料放入雙排式活化爐中，先用過熱蒸汽於450℃的溫度下活化3小時得活化料，隨即再將活化料放入回收池，加熱水溶解活化料中的殘留磷酸，回收磷酸，直至池中活化料中不含磷酸。
D、後處理將已去除磷酸的活化料移入漂洗池，用熱水漂洗6次，然後烘乾、研磨，得粉狀活性炭200Kg。
經檢測，所得粉狀活性炭的技術參數如下對0.15甲基蘭脫色力270ml/g總鐵含量 0.030％灰份 3.20％pH值 4.2。
權利要求
1.以茶葉加工下腳料為原料製備活性炭的方法，其特徵在於包括如下工藝步驟如下A、原料篩選或原料成型將原料切碎過篩，去除雜物後選取≤0.5cm×1cm的原料作為物料；或者將前述篩選出的物料先乾燥到含水量小於20％，再經成型設備擠壓成型後備用；B、炭化將經步驟A篩選或成型後的物料置於炭化爐中，並於200～600℃的溫度下，每噸乾餾2～4小時，至炭化程度達到70～90％時經擠壓成型得炭化料；C、活化將步驟B製得的炭化料放入活化爐中，用過熱蒸汽於400～850℃的溫度下每噸活化2～4小時得活化料；D、後處理將步驟C製得的活化料經破碎、水洗、乾燥或在水洗之前先酸洗、再經水洗和乾燥後即得到活性炭，所得活性炭經分級過篩或研磨處理後，進一步分別製得不定型顆粒活性炭和粉狀活性炭。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述成型設備選用螺旋擠出機或液壓擠壓機。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於在進行步驟B之前，增加的一步工序為將經步驟A得到的物料用磷酸和雙氧水的混合溶液進行浸漬處理，其中相對每噸物料，磷酸的量為50～100Kg，雙氧水的量為3～20Kg。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述炭化料的活化溫度為400～600℃。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述炭化爐或活化爐選用平板爐、迴轉爐、隧道爐、立式爐、雙排爐或燜燒爐。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述乾餾的溫度範圍為300～450℃。
全文摘要
本發明公開了一種由生產茶葉的下腳料為原料製備活性炭的方法，包括如下工藝步驟原料篩選或原料成型、炭化、活化及後處理；本發明有效解決了以木質為原料製備活性炭所造成的森林資源的破壞，且以該方法所制出的活性炭不但具有木質活性炭所有的優點，而且在同等工藝條件下，其脫色力可提高20％以上，同時還具有孔容更高、比表面積更大和雜質含量更低的特點，尤為重要的是開發出了製造優質活性炭的新原料，更合理地利用了資源。
文檔編號C01B31/00GK1724348SQ200510021238
公開日2006年1月25日 申請日期2005年7月11日 優先權日2005年7月11日
發明者高逸, 林琳 申請人:高逸, 林琳