一種活性焦的製備方法與流程
2024-04-11 06:24:05
本發明屬於煤化工領域，具體涉及一種活性焦的製備方法。
背景技術：
電鍍廢水的來源一般為:(1)鍍件清洗水;(2)廢電鍍液;(3)其他廢水，包括衝刷車間地面，刷洗極板洗水，通風設備冷凝水，以及由於鍍槽滲漏或操作管理不當造成的"跑、冒、滴、漏"的各種槽液和排水;(4)設備冷卻水，冷卻水在使用過程中除溫度升高以外，未受到汙染。電鍍廢水的水質、水量與電鍍生產的工藝條件、生產負荷、操作管理與用水方式等因素有關。電鍍廢水的水質複雜，成分不易控制，其中含有鉻、鎘、鎳、銅、鋅、金、銀等重金屬離子和氰化物等，有些屬於致癌、致畸、致突變的劇毒物質。
現在對電鍍廢水的處理主要為化學法，即向廢水中投加藥劑，使其中的有毒物質轉化成為無毒物質或毒性大為降低的沉澱物。費用高，操作繁瑣，對場所要求高，而且對環境也有影響。現在比較熱門的是通過生物處理法處理，即加入特殊菌種來代謝去除有害物質，但是這種方法存在耗時長的問題。
活性焦是含碳吸附劑的一種，它是以褐煤為主要原料研製出的沒有得到充分乾餾或活化的多孔物質，具有吸附和催化雙重性能。因為資源優勢的存在，活性焦是一種高性價比的汙水深度處理淨化材料。與活性炭相比，活性焦不僅具有官能團豐富、吸附效率高的優點，而且又克服了其價格高、機械強度低、易粉碎的缺點，在水處理中表現出更為廣闊的應用前景。但由於活性焦的結構以碳為主，表面極性較低，與重金屬的結合能力偏弱，對廢水中重金屬的吸附能力較低。
技術實現要素：
本發明針對上述問題，提供一種活性焦的製備方法。
本發明所採取的技術方案如下：一種活性焦的製備方法，包括以下步驟：
（1）將煤原料在400℃-700℃下炭化為煤半焦，炭化時間為6-12小時；
（2）將步驟（1）中的煤半焦粉碎至合適的粒徑，合適的粒徑範圍為1-20毫米；
（3）將破碎後的煤顆粒混合金屬硫化物水溶液，製成溼潤的煤顆粒；
（4）將步驟（3）中溼潤的煤顆粒在100℃-250℃下反應至其乾燥，得到活化料；
（5）篩選活化料，粒徑範圍1-20毫米；
（6）向活化料中加入添加劑，造粒，製成活性焦成品。
優選地，步驟（1）中，將煤原料炭化為煤半焦的過程分階段處理，第一階段的溫度為400℃-450℃，停留時間為5-9小時，第二階段升溫至650℃-700℃，停留時間為0.5-6小時，從第一階段升溫至第二階段的時間為0.5-2小時。第一階段的溫度較低，用於出去煤原料裡的水分以及其它沸點較低的成分，再緩慢升溫至第二階段的高溫，充分炭化為煤半焦，提高炭化的效率，有效保證後續活化生成更多的中孔，這樣，就使得製備的活性焦具有良好的吸附性能，更適合於水處理的需要。
優選地，步驟（3）中，金屬硫化物為硫化鈉、氫硫化鈉、硫化鉀、硫化鋅、硫化鎂、硫化亞鐵中的一種或多種。
優選地，金屬硫化物水溶液的濃度為0.1-10克/毫升。可以通過升溫、調節溶液ph值使金屬硫化物水溶液達到較高的濃度。
優選地，步驟（3）中，金屬硫化物與煤顆粒的質量比為1:20-1:2。
優選地，步驟（3）中，金屬硫化物水溶液經過霧化，霧化後，與破碎後的煤顆粒混合，混合時間為0.5-1小時。霧化後，金屬硫化物水溶液以微米級大小的微小顆粒形式存在，可以進入活性焦中的微小空隙中。
優選地，步驟（3）中，破碎後的煤顆粒與金屬硫化物水溶液在滾筒內或攪拌器內混合。增大接觸面積，增大吸附效率。
優選地，步驟（4）中，溼潤的煤顆粒先在100℃-120℃下停留1-2小時，然後以3-5℃/min的速度升溫至200℃-250℃，停留直至煤顆粒的含水量低於10%。在100℃-120℃下，水會處於汽化的臨界狀態，水處於不斷汽化、液化的反覆狀態，確保金屬硫化物更多地儲存在孔隙中，然後再緩慢升溫至200℃-250℃，之前汽化的水汽對煤顆粒進行活化，然後乾燥。
優選地，步驟（6）中，添加劑包含粘合劑、潤滑劑、助擠劑、纖維骨架。可以製成市場上常規形狀的活性焦成品，也可以製成蜂窩型等接觸面積較大的形狀。
本發明的有益效果如下：通過本發明製得的活性焦處理含重金屬含量較多的汙水如電鍍廢水時，活性焦孔隙中的金屬硫化物會溶解在水中，會與水中的重金屬快速發生反應，生產沉澱或絮狀物，被截留在活性焦的孔隙中，實現重金屬的絕大部分去除甚至完全去除。另外，本發明所公開的製備方法在200℃-250℃下活化，傳統的活性焦製備方法通常在400℃-500℃下活化，本發明可以增加活性焦的碘值。
具體實施方式
下面為本發明的多個實施例，其中所用的煤原料為市場上購買的褐煤，所用的金屬硫化物為純度超過95%的化工原料，其中金屬硫化物水溶液通過稀鹽酸調節ph值。
實施例1
（1）將煤原料在400℃-450℃下加熱5-9小時，在0.5-2小時內升溫至650℃-700℃，加熱0.5-6小時；
（2）將步驟（1）中的煤半焦粉碎至合適的粒徑，合適的粒徑範圍為1-20毫米；
（3）將破碎後的煤顆粒混合硫化鈉水溶液（1克/毫升，50℃，ph=5.5），製成溼潤的煤顆粒，硫化鈉與煤顆粒的質量比為1:20，硫化鈉水溶液通過超聲波噴霧器噴出，此步驟在運行中的滾筒內進行；
（4）將步驟（3）中溼潤的煤顆粒先在100℃-120℃下停留1-2小時，然後以3-5℃/min的速度升溫至200℃-250℃，停留直至煤顆粒的含水量低於10%；
（5）篩選活化料，粒徑範圍1-20毫米；
（6）向活化料中加入添加劑，造粒，製成活性焦成品。
對使用本實施例所述方法生產的活性焦進行理化性質和吸附性能的測定，碘值為720mg/g，將之應用於電鍍廢水的吸附試驗，振蕩0.5小時，重金屬去除率為93％。
實施例2
（1）將煤原料在400℃-450℃下加熱5-9小時，在0.5-2小時內升溫至650℃-700℃，加熱0.5-6小時；
（2）將步驟（1）中的煤半焦粉碎至合適的粒徑，合適的粒徑範圍為1-20毫米；
（3）將破碎後的煤顆粒混合硫化鉀、硫化鋅水溶液（硫化鉀含量為0.1克/毫升，硫化鋅含量為0.5克/毫升，,30℃，ph=5），製成溼潤的煤顆粒，硫化鉀、硫化鋅與煤顆粒的質量比為1:5:20，硫化鉀、硫化鋅水溶液通過超聲波噴霧器噴出，此步驟在運行中的滾筒內進行；
（4）將步驟（3）中溼潤的煤顆粒先在100℃-120℃下停留1-2小時，然後以3-5℃/min的速度升溫至200℃-250℃，停留直至煤顆粒的含水量低於10%；
（5）篩選活化料，粒徑範圍1-20毫米；
（6）向活化料中加入添加劑，造粒，製成活性焦成品。
對使用本實施例所述方法生產的活性焦進行理化性質和吸附性能的測定，碘值為740mg/g，將之應用於電鍍廢水的吸附試驗，振蕩0.5小時，重金屬去除率為94.5％。
實施例3
（1）將煤原料在400℃-450℃下加熱5-9小時，在0.5-2小時內升溫至650℃-700℃，加熱0.5-6小時；
（2）將步驟（1）中的煤半焦粉碎至合適的粒徑，合適的粒徑範圍為1-20毫米；
（3）將破碎後的煤顆粒混合硫化鈉、氫硫化鈉水溶液（硫化鈉含量為5克/毫升，氫硫化鈉含量為5克/毫升，60℃，ph=4.5），製成溼潤的煤顆粒，硫化鈉、氫硫化鈉與煤顆粒的質量比為1:1:4，硫化鈉、氫硫化鈉水溶液通過超聲波噴霧器噴出，此步驟在運行中的攪拌器內進行；
（4）將步驟（3）中溼潤的煤顆粒先在100℃-120℃下停留1-2小時，然後以3-5℃/min的速度升溫至200℃-250℃，停留直至煤顆粒的含水量低於10%；
（5）篩選活化料，粒徑範圍1-20毫米；
（6）向活化料中加入添加劑，造粒，製成活性焦成品。
對使用本實施例所述方法生產的活性焦進行理化性質和吸附性能的測定，碘值為725mg/g，將之應用於電鍍廢水的吸附試驗，振蕩0.5小時，重金屬去除率為98％。
實施例4
（1）將煤原料在400℃-450℃下加熱5-9小時，在0.5-2小時內升溫至650℃-700℃，加熱0.5-6小時；
（2）將步驟（1）中的煤半焦粉碎至合適的粒徑，合適的粒徑範圍為1-20毫米；
（3）將破碎後的煤顆粒混合硫化鎂、硫化亞鐵水溶液（硫化鎂含量為0.1克/毫升，硫化亞鐵含量為1克/毫升，50℃，ph=5.5），製成溼潤的煤顆粒，硫化鎂、硫化亞鐵與煤顆粒的質量比為1:10:30，硫化鎂、硫化亞鐵水溶液通過超聲波噴霧器噴出，此步驟在運行中的攪拌器內進行；
（4）將步驟（3）中溼潤的煤顆粒先在100℃-120℃下停留1-2小時，然後以3-5℃/min的速度升溫至200℃-250℃，停留直至煤顆粒的含水量低於10%；
（5）篩選活化料，粒徑範圍1-20毫米；
（6）向活化料中加入添加劑，造粒，製成活性焦成品。
對使用本實施例所述方法生產的活性焦進行理化性質和吸附性能的測定，碘值為700mg/g，將之應用於電鍍廢水的吸附試驗，振蕩0.5小時，重金屬去除率為95％。
以上所述僅為本發明的實施例，並非用來限制本發明的保護範圍；本發明的保護範圍由權利要求書中的權利要求限定，並且凡是依發明所作的等效變化與修改，都在本發明專利的保護範圍之內。