一種活性炭的物理化學(xué)改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活性炭的生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活性炭的物理化學(xué)改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活性炭又稱活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元素。這是活性炭為疏水性吸附劑的原因?；钚蕴恐谐荚赝?，還包含兩類摻和物:一類是化學(xué)結(jié)合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外來的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合，如用水蒸氣活化時，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化；另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機(jī)部分，幾種活性炭的元素組成，易造成二次污染。
[0003]活性炭內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面積大，吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳素材料。幾乎所有含碳材料都可用來制造活性炭，例如木材、鋸肩、堅(jiān)果殼、煤、泥炭、稻草等。制造活性炭的關(guān)鍵工藝是活化，由于所用活化劑的不同，活性炭的活化可分為兩類:1、用氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀等化學(xué)品為活化劑的化學(xué)品活化法，又稱化學(xué)活化法；2、用水蒸汽或二氧化碳等為活化劑的氣體活化法，又稱物理活化法。上述兩種方法制得的活性炭分別為化學(xué)炭和物理炭。
[0004]傳統(tǒng)的活性炭生產(chǎn)工藝多采用氣體活化法，活化爐多選用土耙爐，活化氣體為水蒸汽與空氣的混合氣體，活化時，首先往爐內(nèi)增添木材等燃料將爐體燒至通紅，然后往爐內(nèi)加入炭化料并繼續(xù)升溫，向爐內(nèi)通入水蒸汽，所述水蒸汽由鍋爐燒開后得到，生成的尾氣直接排空，最后由人工出料，將空桶放至爐外出料口，把出料口打開，用鐵耙將高溫活性炭耙至空桶內(nèi)，由于無冷卻系統(tǒng)，剛出爐的活性炭溫度很高，通體發(fā)紅，急需用水冷卻，再放于空地冷卻，當(dāng)活性炭冷卻過后，再經(jīng)人工將質(zhì)量不一的活性炭篩選開來，用磁鐵祛除活性炭中的鐵物質(zhì)，揀出殘?jiān)?，粉碎后攪拌，由化?yàn)人員檢測質(zhì)量指標(biāo)，包裝入庫。
[0005]另外，隨著對活性炭應(yīng)用的推廣，各種有目的的改性要求也在活性炭的生產(chǎn)過程中提出來要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種活性炭的物理化學(xué)改性方法。
[0007]—種活性炭的物理化學(xué)改性方法，包括以下步驟:
[0008]I)將活性炭原料經(jīng)過乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑進(jìn)行浸泡，除去表面雜質(zhì)；
[0009]2)將活性炭原料烘干后進(jìn)行高溫處理，高溫處理包括500?800°C的第一段處理，900?1050°C的第二段處理，以及500?700°C的第三段處理；
[0010]3)將高溫處理后的活性炭原料在溫度為5?20°C的氫氣環(huán)境下緩慢降溫至常溫，氫氣補(bǔ)充速度控制在I立方米每小時；
[0011]4)再次將活性炭原料加熱，然后向活性炭原料表面噴灑低濃度乙醇的水溶液，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間控制在2?5小時；
[0012]5)向反應(yīng)后的活性炭原料表面噴灑水，進(jìn)行處理，反應(yīng)時間控制在I?3小時；
[0013]6)干燥，然后將活性炭原料至于真空條件下，維持200?400°C的溫度條件3?8小時；
[0014]7)粉碎，既得活性炭。
[0015]具體的，步驟I)中，乙醇-乙酸的體積比為4?5:1。
[0016]具體的，步驟I)中，乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑與活性炭原料的體積比為0.2?
0.3:10
[0017]優(yōu)選的，所述炭化原料在100?120°C條件下烘干至含水量小于20%后送入爐體內(nèi)。
[0018]優(yōu)選的，步驟3)中，氫氣環(huán)境的氣壓為1.2?1.5個大氣壓。
[0019]優(yōu)選的，步驟4)中乙醇的水溶液的溶劑的濃度為5?10%。
[0020]本發(fā)明所提供的活性炭的物理化學(xué)改性方法在生產(chǎn)過程中同時進(jìn)行了物理改性和化學(xué)改性，化學(xué)改性主要集中在表面改性，對活性炭的性質(zhì)基本沒有不利影響，相較于通常方法生產(chǎn)出來的活性炭，具有更好的表面性能。且在耗能步驟進(jìn)行了優(yōu)化，要求降低，更加節(jié)能減排。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0022]實(shí)施例
[0023]I)將1000活性炭原料經(jīng)過乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑進(jìn)行浸泡，除去表面雜質(zhì)。乙醇-乙酸的體積比為選5:1，乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑與活性炭原料的體積比選0.2:1。
[0024]2)將活性炭原料烘干后進(jìn)行高溫處理，高溫處理包括700 °C的第一段處理，1000°C的第二段處理，以及600°C的第三段處理。炭化原料在120°c條件下烘干至含水量接近20 %后送入爐體內(nèi)。
[0025]3)將高溫處理后的活性炭原料在溫度為10°C的氫氣環(huán)境下緩慢降溫至常溫，氫氣補(bǔ)充速度控制在I立方米每小時，氫氣環(huán)境的氣壓為1.5個大氣壓。
[0026]4)再次將活性炭原料加熱，然后向活性炭原料表面噴灑低濃度乙醇的水溶液，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間控制在3小時。乙醇的水溶液的溶劑的體積濃度為5%。
[0027]5)向反應(yīng)后的活性炭原料表面噴灑水，進(jìn)行處理，反應(yīng)時間控制在2小時。
[0028]6)干燥，然后將活性炭原料至于真空條件下，維持250°C的溫度條件5小時。
[0029]7)粉碎，既得活性炭，約910g。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將活性炭原料經(jīng)過乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑進(jìn)行浸泡，除去表面雜質(zhì)； 2)將活性炭原料烘干后進(jìn)行高溫處理，高溫處理包括500?800°C的第一段處理，900?1050°C的第二段處理，以及500?700°C的第三段處理； 3)將高溫處理后的活性炭原料在溫度為5?20°C的氫氣環(huán)境下緩慢降溫至常溫，氫氣補(bǔ)充速度控制在I立方米每小時； 4)再次將活性炭原料加熱，然后向活性炭原料表面噴灑低濃度乙醇的水溶液，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時間控制在2?5小時； 5)向反應(yīng)后的活性炭原料表面噴灑水，進(jìn)行處理，反應(yīng)時間控制在I?3小時； 6)干燥，然后將活性炭原料至于真空條件下，維持200?400°C的溫度條件3?8小時； 7)粉碎，既得活性炭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于:步驟I)中，乙醇-乙酸的體積比為4?5:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于:步驟I)中，乙醇-乙酸的復(fù)合溶劑與活性炭原料的體積比為0.2?0.3:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于:所述炭化原料在100?120°C條件下烘干至含水量小于20%后送入爐體內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于:步驟3)中，氫氣環(huán)境的氣壓為1.2?1.5個大氣壓。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一所述的活性炭的物理化學(xué)改性方法，其特征在于:步驟4)中乙醇的水溶液的溶劑的濃度為5?10%。
【專利摘要】本發(fā)明涉及活性炭的生產(chǎn)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種活性炭的物理化學(xué)改性方法，其包括：將活性炭原料的除雜；活性炭原料的高溫處理；活性炭的改性預(yù)處理；活性炭原料加熱、反應(yīng)、改性等；干燥處理，粉碎，既得活性炭。本發(fā)明所提供的活性炭的物理化學(xué)改性方法在生產(chǎn)過程中同時進(jìn)行了物理改性和化學(xué)改性，化學(xué)改性主要集中在表面改性，對活性炭的性質(zhì)基本沒有不利影響，相較于通常方法生產(chǎn)出來的活性炭，具有更好的表面性能。且在耗能步驟進(jìn)行了優(yōu)化，要求降低，更加節(jié)能減排。
【IPC分類】C01B31/08
【公開號】CN105110328
【申請?zhí)枴緾N201510507394
【發(fā)明人】丘璇
【申請人】丘璇
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年8月18日