一種深度淨化飲用水的活性炭及其製備方法
2023-07-28 05:12:01
專利名稱：一種深度淨化飲用水的活性炭及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種活性炭及其製備方法，特別涉及一種深度淨化飲用水的活性炭及其製備方法。
背景技術：
我國是目前世界上最貧水的13個國家之一，據經濟合作與發展組織最新公布的 《中國環境績效評估》報告，目前流經中國城市的超過75%的水體不適合飲用，30%以上的檢測河流水質屬於劣V類。隨著工業發展，城市生活飲用水水源受汙染程度日益加劇，同時隨著生活水平的提高，人們對飲用水質的要求以及飲用水質標準越來越嚴格。活性炭由於具有巨大的比表面積及發達的空隙結構，因此對水中溶解態有機物如酚類化合物等具有較強的吸附能力，適用於飲用水深度淨化。國內尚無用於飲用水深度淨化的專用活性炭。而市場採用的活性炭產品主要有兩類，即由柱狀活性炭破碎製成，或者採用原煤直接破碎活性炭，這兩類產品用於飲用水深度處理均存在難以解決的弊端。未能完全達到生活飲用水淨化處理用活性炭的標準。國內製備柱狀活性炭通常採用的工序是1、磨粉，將原料煤經磨粉機進行磨粉； 2、壓條成型，將煤粉、煤焦油(粘結劑)和少量水攪拌、混合、壓條成型；3、炭化，將成型料炭化；4、活化，將炭化料加入斯列普爐進行活化；5、破碎，將活化後的柱狀活性炭破碎(篩分成不定型顆粒活性炭用於飲用水淨化)。(公開號GK87100558)生產柱狀活性炭存在以下問題1、生產工藝複雜，破碎得率低，生產成本相對高昂；2、由於必須使用煤焦油等作為黏結劑，因此也使得煤焦油資源不能有效利用，生產過程對環境影響大。國內製備原煤直接破碎活性炭的工序是1、破碎，將原料煤破碎成產品所要求的粒度顆粒(粒度範圍為l-8mm) ；2、炭化或煅燒；3、活化，將破碎原煤直接活化，或將炭化煅燒後的煤進行活化。(專利號ZL97111096. 4)( 一種用無煙煤製造的不定型顆粒活性炭及其製造方法)。該方法生產的原煤直接破碎活性炭存在堆比重輕、機械強度低等缺點。以上兩種方法製備的活性炭，用於飲用水深度淨化，很難在較長使用壽命的的條件下，提供達標的飲用水。國內尚未有飲用水深度淨化專用活性炭，國外，飲用水淨化主要採用壓塊破碎活性炭。飲用水深度淨化活性炭的評價指標主要指碘值、亞甲藍吸附值、強度、對比重、漂浮率等，以確定活性炭吸附性能和物化性能的優劣。
發明內容
本發明的目的是提供一種深度淨水用活性炭及其製備方法。本發明提供的一種深度淨水用活性炭的製備方法，包括如下步驟(1)弱粘煤經破碎和磨粉後與添加劑混合得混合料；所述混合料經壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KCl和KNO3中至少兩種；
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(2)將所述壓塊料進行炭化得炭化產物；(3)所述炭化產物經活化後即得所述活性炭。本發明提供的製備方法通過加入所述添加劑，在活化過程中可促進孔的發育，使活性炭產品中的孔結構可以更有效的吸附水中的有機物分子。上述的製備方法中，所述添加劑與所述弱粘煤的質量份數比可為(0-1.5) 100， 但所述添加劑的量不為零，具體可為0. 1 100,0. 15 100或1.05 100。上述的製備方法中，步驟(1)中所述壓塊成型的壓力可為20MPa-50MPa，具體可為 20MPa、30MPa 或 50MPa。上述的製備方法中，步驟( 中所述炭化終溫可為550°C _650°C，具體可為550°C、 600°C或650°C ；所述炭化的時間可為2小時-5小時，具體可為2小時、3小時或5小時，所述炭化的升溫速率可為4°C /min-10°C /min，具體可為4°C /min、6°C /min或10°C /min。上述的製備方法中，步驟(3)中所述活化的溫度可為800°C _950°C，具體可為 850°C、900°C或950°C;所述活化的時間可為4小時-8小時，具體可為4小時、6小時或8小時；步驟(3)中所述活化可在多膛爐中進行。本發明還提供了由上述方法製備的活性炭。本發明提供的製備方法的工藝流程簡單、運行成本低，並且製備出的壓塊活性炭產品具有得率高、機械強度高、吸附性能好等優點，非常適用於飲用水深度淨化；本發明具有以下優點(1)製備方法本發明通過將定量添加劑加入原料煤粉中，通過壓塊成型、炭化、 活化等過程製得，工藝易於實現，運行成本較柱狀性活性炭生產工藝低，適合大規模生產。(2)產品性能本發明製備的活性炭具有吸附容量大、機械強度好、堆比重高等特點，是優質的飲用水深度淨化的的專用活性炭；本方法採用多膛爐活化，製備的產品，性能好且質量穩定，產品得率高。(3)工業應用相對與市場現有的飲用水深度淨化活性炭，該產品具有專向用於飲用水淨化的功能。實現此類專用產品的大規模工業生產，是解決中國目前飲用水安全並滿足我國逐年提高的飲用水淨化需求。綜上，本發明提供的活性炭具有應用水深度淨化專用功能，填補了國內空白，為功能型活性炭系列產品添加了新的產品；本發明提供的製備方法簡單，工業上具有可操作性， 屬於低成本，高性能產品，具有較大的經濟價值和社會意義。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。實施例1、深度淨水用活性炭的製備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然後經過球磨機制粉得到粉料， 磨粉後的粒度達到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與NaOH和KCl混合均勻的混合粉料，其中NaOH、 KCl與弱粘煤的質量份數比為0.1 0.05 100，利用對輥高壓成型設備對混合粉料在 20MI^壓強下進行幹法壓塊成型得壓塊料；
(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內進行炭化得炭化料，炭化終溫為550°C，炭化時間為5小時，控制升溫速率為4°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為850°C，活化時間為8小時，得到活化料，再經破碎、篩分後，得到破碎顆粒活性炭產品。本實施例製備的活性炭的性能參數如表1所示。實施例2、深度淨水用活性炭的製備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然後經過球磨機制粉得到粉料， 磨粉後的粒度達到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與NaOH和KNCV混合均勻的混合粉料，其中NaOH、 和KNO3與弱粘煤的質量份數比為0.05 0.05 100，利用對輥高壓成型設備對混合粉料在30MI^壓強下進行幹法壓塊成型得壓塊料；(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內進行炭化得炭化料，炭化終溫為650°C，炭化時間為2小時，控制升溫速率為10°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為950°C，活化時間為4小時，得到活化料，再經破碎、篩分後，得到破碎顆粒活性炭產品。本實施例製備的活性炭的性能參數如表1所示。實施例3、深度淨水用活性炭的製備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然後經過球磨機制粉得到粉料， 磨粉後的粒度達到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與KOH和NaNO3混合均勻的混合粉料，其中KOH 和NaNO3與弱粘煤的質量份數比為1.0 0.05 100，利用對輥高壓成型設備對混合粉料在50MI^壓強下進行幹法壓塊成型得壓塊料；(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內進行炭化得炭化料，炭化終溫為600°C，炭化時間為3小時，控制升溫速率為6°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為900°C，活化時間為6小時，得到活化料，再經破碎、篩分後，得到破碎顆粒活性炭產品。本實施例製備的活性炭的性能參數如表1所示。(按國標檢測)表1國家標準優級品淨水活性炭與實施例1-3製備的活性炭的性能指標
權利要求
1.一種深度淨水用活性炭的製備方法，包括如下步驟(1)弱粘煤經破碎和磨粉後與添加劑混合得混合料；所述混合料經壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少兩種；(2)將所述壓塊料進行炭化得炭化產物；(3)所述炭化產物經活化後即得所述活性炭。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述添加劑與所述弱粘煤的質量份數比為(0-0. 15) 100，但所述添加劑的量不為零。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於步驟(1)中所述壓塊成型的壓力為 20MPa-50MPa。
4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特徵在於步驟O)中所述炭化終溫為 5500C -650°C;所述炭化的時間為為2小時-5小時，所述炭化的升溫速率為4°C /min-10°C /mirio
5.根據權利要求1-4中任一所述的方法，其特徵在於步驟(3)中所述活化的溫度為 8000C -9500C ；所述活化的時間為4小時-8小時。
6.根據權利要求1-5中任一所述的方法，其特徵在於步驟(3)中所述活化在多膛爐中進行。
7.權利要求1-6中任一所述方法製備的活性炭。
全文摘要
本發明公開了一種深度淨化飲用水的活性炭及其製備方法。該方法包括如下步驟(1)弱粘煤經破碎和磨粉後與添加劑混合得混合料；所述混合料經壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少兩種；(2)將所述壓塊料進行炭化得炭化產物；(3)所述炭化產物經活化後即得所述活性炭。本發明提供的活性炭具有應用水深度淨化專用功能，填補了國內空白，為功能型活性炭系列產品添加了新的產品；本發明提供的製備方法簡單，工業上具有可操作性，屬於低成本，高性能產品，具有較大的經濟價值和社會意義。
文檔編號C01B31/08GK102432005SQ20111028353
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月22日 優先權日2011年9月22日
發明者傅翔, 吳濤, 孫仲超, 文芳, 李蘭廷, 李豔芳, 李雪飛, 梁大明, 熊銀武, 王鵬, 董衛果 申請人:煤炭科學研究總院