一种多孔外壳的核壳式活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术属于成型活性炭的制备领域，具体涉及一种多孔外壳的核壳式活性炭及其制备方法。具体包括以下步骤：（1）初步定型：制得颗粒状物料；（2）包覆：在颗粒状物料外层形成均匀的无机包覆层；（3）热处理：使物料中的有机粘结剂发生热分解，内核颗粒状物料的结构受到破坏，形成粉末；外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层，保护粉末不漏出来；外层的木质原料烧失，在外壳表面上形成丰富的空隙结构；（4）筛分。本发明专利技术所制得的成型活性炭产品的内核为粉末状活性炭，具有多孔外壳，结合了粉末状活性炭和颗粒状活性炭的优点，既有较高的吸附性能，又有良好的强度，并且操作过程简便，生产成本较低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于成型活性炭的制备领域，具体涉及一种多孔外壳的核壳式活性炭及其制备方法。
技术介绍
活性炭广泛应用于液相和气相的吸附、脱色、精制、分离、催化领域，在食品、医药、化工、环保等方面有重要意义。社会发展和科技进步对活性炭提出了更高的要求，由最初单一的粉末活性炭演变出多种新型活性炭制品。与粉末活性炭相比，成型活性炭具有较大的尺寸和一定形状，有较高的堆密度与强度，且无粉尘污染。成型活性炭是其中极具前景的一种。成型活性炭的制备技术，也在不断发展之中，但基本上都属于粘结技术。所谓的粘结技术，就是把粉状的活性炭用粘接剂粘结成型，得到一个成型的坯体，然后再炭化活化得到成型活性炭。粘结剂的使用不仅会堵塞活性炭的孔隙，降低活性炭的比表面积，从而降低吸附性能；而且为了提高成型活性炭的强度，必须使用大量的粘结剂，大量粘结剂的使用也会增加生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多孔外壳的核壳式活性炭及其制备方法。本专利技术结合了粉末状活性炭和颗粒状活性炭的优点，所制得的成型活性炭产品，内核为粉末状，外壳为具有丰富的空隙结构的无机包覆层，保持了粉末状活性炭具有的较高的吸附性能，并具有良好的强度；操作过程简便，生产成本较低。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）初步定型：采用0.01-0.5wt%的有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得颗粒状物料；有机粘结剂与粉末状活性炭的重量配比为0.2~1:1；（2）包覆：将颗粒状物料置于整形机中，边整形边洒入无机粘结剂和木质原料的混合物，无机粘结剂和木质原料的混合物与步骤（1）所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层；（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在300-400℃下进行热处理0.5~3h，使得步骤（2）包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解，内核颗粒状物料的结构受到破坏，形成粉末；外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层，保护粉末不漏出来；外层的木质原料烧失，在外壳表面上形成丰富的空隙结构，有利于形成通道，提高内核活性炭的吸附速率；（4）筛分：将经步骤（3）热处理后的产品进行冷却，然后筛分，得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。步骤（1）中所述的有机粘结剂包括羧甲基纤维素、淀粉和糖蜜中的一种或几种的混合物。步骤（2）中所述的无机粘结剂为水泥粉/多孔性无机材料的复合粉体；水泥粉与多孔性无机材料的重量配比2~6:1；所述的多孔性无机材料包括白炭黑、硅藻土或海泡石中的一种或几种的混合物；步骤（2）中所述的木质原料为木屑、竹屑、稻壳或果壳类的粉末，粒径小于0.075mm；步骤（2）中所述的无机粘结剂和木质原料的重量配比为10:0.1~1.5；优选的，步骤（3）中在350℃下进行热处理1h。一种如上所述的制备方法制得的多孔外壳的核壳式活性炭：内核为粉末状活性炭，外壳为多孔的无机包覆层；无机包覆层的厚度为0.3~1.5mm，粉末状活性炭占据外壳壳体容积的百分之五十以上。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的成型活性炭产品的内核为粉末状的活性炭，而非粘结的活性炭坯体，不会堵塞活性炭的孔隙；同时，外壳为具有丰富孔隙结构的无机包覆层，有利于形成通道，提高内核活性炭的吸附速率；产品既有较高的吸附性能，又有良好的强度；并且操作过程简便，生产成本较低，便于批量化生产。具体实施方式本专利技术用下列实施例来进一步说明本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于下列实施例。实施例1一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）初步定型：采用0.01wt%的羧甲基纤维素水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得颗粒状物料；羧甲基纤维素与粉末状活性炭的质量比为1:1；（2）包覆：将颗粒状物料置于整形机中，边整形边洒入无机粘结剂和木质原料的混合物，无机粘结剂和木质原料的混合物与步骤（1）所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层；包覆层的厚度约为0.4mm；（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在350℃下进行热处理1h，使得步骤（2）包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解，内核颗粒状物料的结构受到破坏，形成粉末；外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层，保护粉末不漏出来；外层的木质原料烧失，在外壳表面上形成丰富的空隙结构，有利于形成通道，提高内核活性炭的吸附速率；（4）筛分：将经步骤（3）热处理后的产品进行冷却，然后筛分，得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。其中，内核粉状活性炭的重量占54%，外壳多孔无机包覆层的重量占46%。实施例2一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）初步定型：采用0.5wt%的淀粉水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得颗粒状物料；淀粉与粉末状活性炭的质量比为0.2:1；（2）包覆：将颗粒状物料置于整形机中，边整形边洒入无机粘结剂和木质原料的混合物，无机粘结剂和木质原料的混合物与步骤（1）所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层；包覆层的厚度约为1.1mm；（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在300℃下进行热处理2h，使得步骤（2）包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解，内核颗粒状物料的结构受到破坏，形成粉末；外层的无机包覆层形成坚硬的包覆层，保护粉末不漏出来；外层的木质原料烧失，在外壳表面上形成丰富的空隙结构，有利于形成通道，提高内核活性炭的吸附速率；（4）筛分：将经步骤（3）热处理后的产品进行冷却，然后筛分，得到不同规格的内核为粉末的颗粒状活性炭产品。其中，内核粉状活性炭的重量占36%，外壳多孔无机包覆层的重量占64%。实施例3一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）初步定型：采用0.25wt%的羧甲基纤维素水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得颗粒状物料；羧甲基纤维素与粉末状活性炭的质量比为1:1；（2）包覆：将颗粒状物料置于整形机中，边整形边洒入无机粘结剂和木质原料的混合物，无机粘结剂和木质原料的混合物与步骤（1）所制得的颗粒状物料中的水分复合形成坚硬的包覆层；包覆层的厚度约为0.7mm；（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在400℃下进行热处理0.5h，使得步骤（2）包覆处理后的物料中的有机粘结剂发生热分解，内核颗粒状物料的结构受到破坏，形成粉末；外层的无机包覆层形成坚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）初步定型：采用有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得颗粒状物料；（2）包覆：在颗粒状物料的外层包覆无机粘结剂/木质原料混合物，形成多孔的无机包覆层；（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在300‑400 ℃下进行热处理0.5~3 h；（4）筛分：将经步骤（3）热处理后的产品进行冷却，然后筛分，得到不同规格的内核为粉末的多孔外壳的核壳式活性炭产品。

【技术特征摘要】
1.一种多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）初步定型：采用有机粘结剂水溶液与粉末状活性炭混合，然后进行挤出成型，制得
颗粒状物料；
（2）包覆：在颗粒状物料的外层包覆无机粘结剂/木质原料混合物，形成多孔的无机包
覆层；
（3）热处理：将经步骤（2）包覆处理后的物料，在300-400℃下进行热处理0.5~3h；
（4）筛分：将经步骤（3）热处理后的产品进行冷却，然后筛分，得到不同规格的内核为粉
末的多孔外壳的核壳式活性炭产品。
2.根据权利要求1所述的多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）
中有机粘结剂包括羧甲基纤维素、淀粉和糖蜜中的一种或几种的混合物；所述的有机粘结
剂水溶液的质量分数为0.01-0.5wt%。
3.根据权利要求1所述的多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（1）
中有机粘结剂与粉末状活性炭的重量配比为0.2~1:1。
4.根据权利要求1所述的多孔外壳的核壳式活性炭的制备方法，其特征在于：步骤（2）
所述的包覆具体为：将颗粒状物料置于整形机中，边整形边洒入无机粘结剂/木质原料混合
物，无机粘结剂/木质原料混合物与步骤（1）所制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彪，林冠烽，蔡政汉，陈翠霞，唐丽荣，卢麒麟，李涛，江茂生，陈学榕，林咏梅，陈燕丹，吕建华，卢贝丽，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建;35