一種顆粒活性炭的製備方法

2023-05-17 18:25:31

一種顆粒活性炭的製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種顆粒活性炭的製備方法，包括以下步驟：a)廢舊輪胎橡膠預處理；b)汙泥預處理；c)按重量份稱取橡膠碳化物60-80份、汙泥15-25份，生石灰5-15份，攪拌均勻；加入濃度為可溶性澱粉水溶液，攪拌均勻；d)造粒，造粒好的顆粒放入真空乾燥箱中烘乾；e)放入真空管式氣氛爐，以氮氣作為保護氣，以5-10℃/min的升溫速率，升溫至900-1000℃，保溫30-60min後，自然冷卻至室溫，用濃度為1mol/L的氫氧化鈉浸泡10-15小時，用去離子水衝洗至中性，放入100℃真空乾燥箱中烘乾，製得粒徑為3-5mm的活性炭顆粒。本發明顆粒活性炭吸附能力強，強度高，而且成本低廉，節約資源。
【專利說明】一種顆粒活性炭的製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明屬於水處理材料製備【技術領域】，具體的說，本發明涉及一種顆粒活性炭的 製備方法。

【背景技術】
[0002] 隨著城市汙水廠數量的增多，隨之汙泥的排放量也在急劇的增加。由於汙泥中 含有大量的有機物和無機物，若不加以有效的處理，將給環境帶來二次汙染。目前國內多 汙泥的處理主要有填埋、焚燒及能源化利用等，但存在二次汙染較嚴重等問題。申請號為 201110422233. 7名稱為：汙泥基活性炭及其製備方法；申請號為：201110000831. 5名稱為： 一種汙泥活性炭及其製備方法等都介紹了汙泥製備活性炭方法，但基本上都是製備粉末顆 粒活性炭。
[0003] 隨著汽車工業的高速發展，廢舊輪胎的數量也與日劇增，隨著產生的是廢舊橡膠 輪胎的環境汙染問題，不僅佔用了大量的土地，而且容易滋生蚊蠅，造成了嚴重的環境問 題，因此廢舊橡膠輪胎的資源化利用是目前面臨的一個突出的問題。目前廢舊橡膠輪胎資 源化方式包括：輪胎翻新、熱解、生產膠粉和再生膠等。由於廢舊輪胎橡膠含碳量高，因此通 過炭化技術可製備活性炭材料。申請號為：200910228529名稱為：一種利用廢棄輪胎橡膠 製備活性炭的方法。
[0004] 活性炭是一種具有豐富的內部空隙結構和較高的比表面積的優良吸附材料，但其 原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本較高。目前顆粒活性製備方法很多，但製備出的顆 粒活性炭存在吸附能力弱、強度不高等缺點，特別是在水處理中容易造成顆粒分散，流失， 影響汙水處理效果等。
[0005] 針對現有技術存在的相對不足，提出本發明。


【發明內容】

[0006] 本發明目的是提供一種利用廢舊輪胎橡膠和汙泥作為原料製備的適用於受汙染 的空氣、水體、土壤等處理的顆粒活性炭吸附材料。
[0007] 本發明提供的技術方案是：一種顆粒活性炭的製備方法，包括以下步驟：
[0008] a)廢舊輪胎橡膠預處理：將廢舊輪胎橡膠粉碎後，過100目篩網後的顆粒放入真 空管式氣氛爐，溫度為300°C下炭化30分鐘，自然冷卻後即得到初始孔隙結構的碳化物；
[0009] b)汙泥預處理：汙泥乾燥脫水後含水率低於20%，將其放入行星球磨機中研磨， 過100目篩網後的顆粒，備用；
[0010] C)按重量份稱取預處理後的橡膠碳化物60-80份、預處理後汙泥15-25份，生石灰 5-15份，將三者混合攪拌均勻；加入濃度為3-5mol/L可溶性澱粉水溶液，固液比為5 :1-6 : 1，繼續攪拌均勻；
[0011] d)攪拌均勻的混合泥料放入造粒成型機中，形成顆粒粒徑為4-6mm的均勻小球， 再把造粒好的顆粒放入60-80°C真空乾燥箱中烘乾1-2小時；
[0012] e)烘乾好的顆粒，放入真空管式氣氛爐，以氮氣作為保護氣，以5-10°C /min的升 溫速率，升溫至900-1000°C，保溫30-60min後，自然冷卻至室溫，用濃度為lmol/L的氫氧 化鈉浸泡10-15小時，用去離子水衝洗至中性，放入KKTC真空乾燥箱中烘乾，製得粒徑為 3-5mm的活性炭顆粒。
[0013] 將製備好的活性炭顆粒，進行比表面積測定為300-400m2/g，抗壓強度為4-5Mpa。
[0014] 本發明的有益效果是：
[0015] 本發明利用廢舊輪胎橡膠和汙泥作為原料製備顆粒活性炭，不僅吸附能力強，強 度高，而且成本低廉，節約資源，同時一併解決了廢橡膠和汙泥的環境汙染問題，不僅減少 了橡膠汙泥對環境產生的影響，而且能夠對汙染的水體、土壤等進行有效的治理，實現兩種 固體廢棄物的高值化利用。
[0016] 本發明製備出的活性炭顆粒粒徑控制在3_5mm。本發明利用汙泥中含有的無機化 學成分Si0 2、Al203等物質與加入的生石灰，在高溫條件下反應生產矽酸三鈣、矽酸二鈣和鋁 酸三鈣等形成強度的物質，從而提高了顆粒活性炭的強度。
[0017] 通過高溫炭化，無需加活化劑氯化鋅、硫酸或氫氧化鉀等物質就能實現高效吸附 的效果。
[0018] 本發明採用加入可溶性澱粉，主要能起到容易造粒成型，高溫下可溶性澱粉，分解 揮發使顆粒活性表面內容形成均勻的孔洞，從而提高吸附能力。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1 :
[0020] 本實施例的一種顆粒活性炭的製備方法，包括以下步驟：
[0021] a)廢舊輪胎橡膠預處理：將廢舊輪胎橡膠粉碎後，過100目篩網後的顆粒放入真 空管式氣氛爐，溫度為300°C下炭化30分鐘，自然冷卻後即得到初始孔隙結構的碳化物；
[0022] b)汙泥預處理：汙泥乾燥脫水後含水率低於20%，將其放入行星球磨機中研磨， 過100目篩網後的顆粒，備用；
[0023] c)按重量份稱取預處理後的橡膠碳化物60份、預處理後汙泥25份，生石灰15份， 將三者混合攪拌均勻；加入濃度為5mol/L可溶性澱粉水溶液，固液比為5 :1，繼續攪拌均 勻；
[0024] d)攪拌均勻的混合泥料放入造粒成型機中，形成顆粒粒徑為4_6mm的均勻小球， 再把造粒好的顆粒放入80°C真空乾燥箱中烘乾1小時；
[0025] e)烘乾好的顆粒，放入真空管式氣氛爐，以氮氣作為保護氣，以5-10°C /min的升 溫速率，升溫至900-1000°C，保溫30-60min後，自然冷卻至室溫，用濃度為lmol/L的氫氧 化鈉浸泡10-15小時，用去離子水衝洗至中性，放入KKTC真空乾燥箱中烘乾，製得粒徑為 3-5mm的活性炭顆粒。
[0026] 將製備好的活性炭顆粒，進行比表面積測定為300_400m2/g，抗壓強度為4_5Mpa。
[0027] 實施例2 :
[0028] 本實施例的一種顆粒活性炭的製備方法，包括以下步驟：
[0029] a)廢舊輪胎橡膠預處理：將廢舊輪胎橡膠粉碎後，過100目篩網後的顆粒放入真 空管式氣氛爐，溫度為300°C下炭化30分鐘，自然冷卻後即得到初始孔隙結構的碳化物；
【權利要求】
1. 一種顆粒活性炭的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟： a) 廢舊輪胎橡膠預處理：將廢舊輪胎橡膠粉碎後，過100目篩網後的顆粒放入真空管 式氣氛爐，溫度為300°C下炭化30分鐘，自然冷卻後即得到初始孔隙結構的碳化物； b) 汙泥預處理：汙泥乾燥脫水後含水率低於20%，將其放入行星球磨機中研磨，過100 目篩網後的顆粒，備用； c) 按重量份稱取預處理後的橡膠碳化物60-80份、預處理後汙泥15-25份，生石灰 5-15份，將三者混合攪拌均勻；加入濃度為3-5mol/L可溶性澱粉水溶液，固液比為5 :1-6 : 1，繼續攪拌均勻； d) 攪拌均勻的混合泥料放入造粒成型機中，形成顆粒粒徑為4-6mm的均勻小球，再把 造粒好的顆粒放入60-80°C真空乾燥箱中烘乾1-2小時； e) 烘乾好的顆粒，放入真空管式氣氛爐，以氮氣作為保護氣，以5-10°C /min的升溫速 率，升溫至900-1000°C，保溫30-60min後，自然冷卻至室溫，用濃度為lmol/L的氫氧化鈉 浸泡10-15小時，用去離子水衝洗至中性，放入100°C真空乾燥箱中烘乾，製得粒徑為3-5_ 的活性炭顆粒。
2. 根據權利要求1所述的一種顆粒活性炭的製備方法，其特徵在於，將製備好的活性 炭顆粒，進行比表面積測定為300-400m2/g，抗壓強度為4-5Mpa。
【文檔編號】C01B31/08GK104085889SQ201410284827
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】翁仁貴, 劉心中, 徐正坦, 張其武 申請人:福建工程學院