改善活性炭微孔结构的添加剂及利用其制备活性炭的方法

摘要

一种改善活性炭微孔结构的添加剂及利用其制备活性炭的方法，添加剂包括沥青、木质素、电捕焦油或低沥青含量焦油、煤焦油。其中：沥青为活性炭提供骨架；焦油中的轻油为润滑剂；电捕焦油或低沥青含量焦油可以有效融合木质素解决木质素与焦油之间融合困难的问题；木质素具有强氧化作用，可以使活性炭空隙发生变化，促使2mm以下微孔的发展。由于木质素与粘结剂煤焦油之间可以良好的融合，使得木质素能够分散均匀，保证活性炭微孔结构的均匀性，进而保证活性炭的强度。此外，利用木质素改善活性炭的微孔结构，增加微孔数量，提高活性炭吸附性能，同时促进灰分分解，降低灰分含量，所得活性炭具有灰分低、碘值大、强度高及吸附性能优异的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭制备技术领域，具体地涉及一种改善活性炭微孔结构的添加剂及利用其制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭不仅是优良的吸附剂，也是良好的催化剂载体，目前已广泛应用于军事化学防护、环境保护、化学工业、食品加工、湿法冶金、药物精制等各个领域，是国民经济、国防建设以及人们日常生活不可缺少的重要的炭基材料。且随着科学技术的不断进步及人类生活水平及环保意识的不断提高，活性炭的应用领域必将更加拓宽，用量逐年增加。

活性炭生产最关键的技术在于，有效调整活性炭的孔隙结构，使其具有良好的吸附性能。经过大量研究认为，木质素可以作为添加剂应用于活性炭制备中，以改善活性炭的微孔结构。但是，木质素在作为添加剂制备活性炭过程中，由于木质素具有吸水性强的特点，导致木质素与粘结剂煤焦油之间存在不易融合的问题，使得木质素很难分散均匀，从而导致活性炭微孔结构不均匀，影响活性炭性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种改善活性炭微孔结构的添加剂及利用其制备活性炭的方法，解决木质素与煤焦油不易融合的问题，利用木质素改善活性炭的微孔结构，增加微孔数量，提高吸附性能。

本发明公开了一种改善活性炭微孔结构的添加剂，其特征在于，包括沥青、木质素、电捕焦油或低沥青含量焦油、煤焦油。

优选的，包括以下重量百分比组分：沥青6～20％、木质素2～3％、电捕焦油或低沥青含量焦油15～30％、煤焦油60～70％。

本发明还公开一种利用添加剂制备活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将电捕焦油或低沥青含量焦油、沥青、木质素按比例加入添加剂加工罐，在蒸汽加热的条件下使其沸腾，实现充分化解和融合；

(2)将加工后的混合添加溶剂与煤焦油加入焦油储罐中，通过加热方式进行充分融合，生成含有木质素组分的粘合剂；

(3)将配置好的焦油粘合剂与原料煤粉在混捏锅中进行搅拌，生成混合均匀的煤膏；

(4)将所得煤膏通过模具挤压成型得到直径不一的炭化生料条；

(5)将炭化生料条置于无太阳光直射的场所进行荫干，荫干时间不小于8小时；

(6)将荫干后的炭化生料条送入炭化炉中进行炭化，得到活性炭初品；

(7)将所得活性炭初品在活化炉中活化，得到活性炭成品。

优选的，所述电捕焦油通过以下方法制备：将炭化炉生产过程产生的烟气中的气化焦油微粒通过电捕设施还原成液态焦油，然后将液态焦油进行脱水后，即得到回收的电捕焦油。

优选的，所述炭化炉头温度650～800℃，中部温度400～450℃，炉尾温度280～350℃。

优选的，所述活化炉活化段温度为900～950℃，活化炉内压力80～120Pa，蒸汽入口压力3.0～4.0kg/cm

优选的，在每100重量份所述煤粉中加入25～30份添加剂，所述添加剂包括以下重量百分比组分：沥青6～20％、木质素2～3％、电捕焦油或低沥青含量焦油15～30％、煤焦油60～70％。

优选的，所述煤粉要求过200目筛通过率≥90％。

优选的，所述电捕焦油及低沥青含量焦油中，沥青的重量含量≤40％。

本发明的改善活性炭微孔结构的添加剂，包括沥青、木质素、电捕焦油或低沥青含量焦油及煤焦油，其中：沥青为活性炭提供骨架；焦油中的轻油为润滑剂；电捕焦油可以有效融合木质素，解决木质素与焦油之间融合困难的问题；木质素具有强氧化作用，可以使活性炭孔隙发生变化，促使2mm以下微孔的发展，所得的活性炭，微孔多且均匀。

通过本发明制备活性炭，通过混合粘合剂的制备方法，能较好解决木质素与粘结剂煤焦油之间的融合问题，使得木质素在混合粘合剂中达到分散均匀。保证活性炭微孔结构的均匀性，进而保证活性炭的强度不受影响。此外，利用木质素改善活性炭的微孔结构，增加微孔数量，提高活性炭吸附性能，同时促进灰分分解，降低灰分含量。本发明所得活性炭具有灰分低、碘值大、强度高及吸附性能优异的优点。

具体实施方式

实施例1：

一种改善活性炭微孔结构的添加剂，包括以下重量百分比组分：沥青6～8％、木质素2～3％、电捕焦油30％，煤焦油60％。

利用该添加剂制备活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将电捕焦油、沥青、木质素按比例加入添加剂加工罐，在蒸汽加热的条件下使其沸腾，实现充分化解和融合；

(2)将加工后的混合添加溶剂与正规煤焦油加入焦油储罐中，通过加热方式进行充分融合，生成含有木质素组分的粘合剂；

(3)将配置好的焦油粘合剂与原料煤粉(煤粉细度：200目通过率90％)在混捏锅中进行搅拌，生成混合均匀的煤膏；

(4)将所得煤膏通过模具挤压成型得到直径不一的炭化生料条；

(5)将炭化生料条置于无太阳光直射的场所进行荫干，荫干时间不小于8小时；

(6)将荫干后的炭化生料条送入炭化炉中进行炭化，得到活性炭初品；所述炭化炉头温度650～800℃，中部温度400～450℃，炉尾温度280～350℃；

(7)将所得活性炭初品在活化炉中活化，得到CTC＞60％煤基活性炭；活化炉活化段温度为900～950℃，活化炉内压力80～120Pa，蒸汽入口压力3.0～4.0kg/cm

所述电捕焦油制备方法：将炭化炉生产过程产生的烟气中的气化焦油微粒通过电捕设施还原成液态焦油，然后将液态焦油进行脱水后，即得到回收的电捕焦油。亦或用低沥青含量焦油代替，低沥青含量焦油中，沥青的重量含量≤40％。

实施例2：

一种改善活性炭微孔结构的添加剂，包括以下重量百分比组分：沥青20％、木质素2％、电捕焦油15％，煤焦油63％。

利用该添加剂制备活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将电捕焦油、沥青、木质素按比例加入添加剂加工罐，在蒸汽加热的条件下使其沸腾，实现充分化解和融合；

(2)将加工后的混合添加溶剂与正规煤焦油加入焦油储罐中，通过加热方式进行充分融合，生成含有木质素组分的粘合剂；

(3)将配置好的焦油粘合剂与原料煤粉(煤粉细度：200目通过率90％)在混捏锅中进行搅拌，生成混合均匀的煤膏；

(4)将所得煤膏通过模具挤压成型得到直径不一的炭化生料条；

(5)将炭化生料条置于无太阳光直射的场所进行荫干，荫干时间不小于8小时；

(6)将荫干后的炭化生料条送入炭化炉中进行炭化，得到活性炭初品；所述炭化炉头温度650～750℃，中部温度400～430℃，炉尾温度280～330℃；

(7)将所得活性炭初品在活化炉中活化，得到CTC＞70％煤基活性炭，活化炉活化段温度为920～950℃，活化炉内压力80～100Pa，蒸汽入口压力3.0～3.5kg/cm

所述电捕焦油制备方法：同实施例一。

实施例3：

一种改善活性炭微孔结构的添加剂，包括以下重量百分比组分：沥青7％、木质素3％、电捕焦油25％，煤焦油65％。

利用该添加剂制备活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将电捕焦油、沥青、木质素按比例加入添加剂加工罐，在蒸汽加热的条件下使其沸腾，实现充分化解和融合；

(2)将加工后的混合添加溶剂与正规煤焦油加入焦油储罐中，通过加热方式进行充分融合，生成含有木质素组分的粘合剂；

(3)将配置好的焦油粘合剂与原料煤粉(煤粉细度：200目通过率92％)在混捏锅中进行搅拌，生成混合均匀的煤膏；

(4)将所得煤膏通过模具挤压成型得到直径不一的炭化生料条；

(5)将炭化生料条置于无太阳光直射的场所进行荫干，荫干时间不小于8小时；

(6)将荫干后的炭化生料条送入炭化炉中进行炭化。得到活性炭初品；所述炭化炉头温度700～800℃，中部温度420～450℃，炉尾温度300～350℃；

(7)将所得活性炭初品在活化炉中活化，得到CTC＞80％煤基活性炭；活化炉活化段温度为900～930℃，活化炉内压力100～120Pa，蒸汽入口压力3.5～4.0kg/cm

所述电捕焦油制备方法：同实施例一。

实施例4：

一种改善活性炭微孔结构的添加剂，包括以下重量百分比组分：沥青12％、木质素3％、电捕焦油15％，煤焦油70％。

利用该添加剂制备活性炭的方法，包括以下步骤：

(1)将电捕焦油、沥青、木质素按比例加入添加剂加工罐，在蒸汽加热的条件下使其沸腾，实现充分化解和融合；

(2)将加工后的混合添加溶剂与正规煤焦油加入焦油储罐中，通过加热方式进行充分融合，生成含有木质素组分的粘合剂；

(3)将配置好的焦油粘合剂与原料煤粉(煤粉细度：200目通过率95％)在混捏锅中进行搅拌，生成混合均匀的煤膏；

(4)将所得煤膏通过模具挤压成型得到直径不一的炭化生料条；

(5)将炭化生料条置于无太阳光直射的场所进行荫干，荫干时间不小于8小时；

(6)将荫干后的炭化生料条送入炭化炉中进行炭化，得到活性炭初品；所述炭化炉头温度700～750℃，中部温度410～430℃，炉尾温度290～320℃；

(7)将所得活性炭初品在活化炉中活化，得到CTC＞90％煤基活性炭；活化炉活化段温度为920～940℃，活化炉内压力80～120Pa，蒸汽入口压力3.2～4.5kg/cm

所述电捕焦油制备方法：同实施例一。

表1实施例所得活性炭的性能指标

通过表1数据可以看出，本发明方法制备所得的活性炭，碘值、亚甲蓝吸附值均优于纯焦油煤基活性炭的吸附值。可见，通过本发明所得活性炭具有灰分低、碘值大、强度高及吸附性能优异的优点。

应当注意，在此所述的实施例仅为本发明的部分实施例，而非本发明的全部实现方式，所述实施例只有示例性，其作用只在于提供理解本发明内容更为直观明了的方式，而不是对本发明所述技术方案的限制。在不脱离本发明构思的前提下，所有本领域普通技术人员没有做出创造性劳动就能想到的其它实施方式，及其它对本发明技术方案的简单替换和各种变化，都属于本发明的保护范围。