苯防护活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种苯防护活性炭及制法。制备原料包括以下重量份数的物质：原料煤70‑80，粘结剂20‑30；其中，原料煤包括第一原料煤和第二原料煤；第一原料煤为烟煤，挥发分为24‑35wt％、灰分<10wt％；第二原料煤为无烟煤，挥发分为5‑10wt％、灰分＜6wt％；且原料煤中，第二原料煤的含量为50‑80wt％；原料煤挥发分为10‑20wt％；粘结剂包括煤焦油和固体粘结剂，固体粘结剂的组分至少包括羟甲基纤维素钠；且粘结剂中，固体粘结剂含量为20‑40wt％。制备方法包括：混捏压条、炭化和活化。该苯防护活性炭在确保强度基础上，苯吸附值高；该制法简单易操作，制得的产品强度和苯吸附值高。

Benzene protective activated carbon and its preparation

【技术实现步骤摘要】
苯防护活性炭及其制备方法
本专利技术属于材料领域，特别是苯防护活性炭及其制备方法。
技术介绍
随着工业的发展，有机废气的排放迅速增加，涂装、印刷、绝缘材料、漆包线、树脂加工、皮革加工等行业排放大量含苯、甲苯的多组分有机废气。化工生产中有机废气苯的回收是目前化工行业所面临的重大问题。苯蒸汽排入大气后，将导致大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害，给国民经济造成巨大损失。在国家环保标准中苯作为有害物质，在空气中的浓度受到严格限制。因此，对于苯废气的处理意义重大。活性炭对苯及其它挥发性有机气体具有较强的吸附性能，去除效率高,工艺成熟，易于推广，是良好的苯防护吸收剂。目前，活性炭市场尚无专门针对苯防护开发相应产品，一般根据市场需要，将符合客户需求的常规净水炭作为苯防护炭销售。常规净水炭属于液相吸附炭，一般采用低灰无烟煤，或灰分较低的煤种掺配制备而得，市场对产品指标要求较苛刻，其制备成本较高。而苯防护炭属于气相吸附炭，利用活性炭的气相吸附原理，液相吸附效果好的活性炭并非具有较高的苯吸附能力。因此，研制一种具有较高苯吸附能力的苯防护活性炭是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种苯防护活性炭，该苯防护活性炭强度高、且具有较高的苯吸附能力。本专利技术的第二个目的在于提供一种前述苯防护活性炭的制备方法，该制备方法工艺稳定，能够避免鼓泡现象，确保苯防护活性炭产品的强度。为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：一种苯防护活性炭，制备所述苯防护活性炭的原料包括以下重量份数的物质：原料煤70-80，比如72.5、75和77.5；粘结剂20-30，比如22.5、25和27.5；其中，所述原料煤包括第一原料煤和第二原料煤；所述第一原料煤为烟煤，其挥发分为24-35wt％，比如为25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％、30wt％、31wt％、32wt％、33wt％和34wt％；灰分<10wt％，比如为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％和9wt％；所述第二原料煤为无烟煤，其挥发分为5-10wt％，比如为6wt％、7wt％、8wt％和9wt％；灰分＜6wt％，比如为1wt％、2wt％、3wt％、4wt％和5wt％；且所述原料煤中，所述第二原料煤的含量为50-80wt％，比如32wt％、35wt％、37wt％、40wt％、42wt％、45wt％和47wt％；所述原料煤的挥发分为10-20wt％，比如为11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％和19wt％；所述粘结剂包括煤焦油和固体粘结剂，所述固体粘结剂的组分至少包括羟甲基纤维素钠；且所述粘结剂中，所述固体粘结剂的含量为20-40wt％，比如25wt％、30wt％和35wt％。本专利技术的苯防护活性炭，通过第一种原料煤(烟煤)和第二种原料煤(无烟煤)进行混合配煤，并与粘结剂混捏压条后进行炭化和活化处理，从而获得一种具有较高苯吸附能力的苯防护活性炭。本领域技术人员理解，粘结剂的使用能够提高煤膏的成型性，并提高炭条的成型性和外观，使其表面光滑、无纵横裂纹、无块状物料、不结团。由于固体粘结剂中的金属元素有助燃作用，因此固体粘结剂的使用，能够适当提高活化反应速率，从而提高活化造孔速度，进而提高所制苯防护活性炭产品的苯吸附性能；且固体粘结剂在使用过程中没有刺激性气体产生，无难闻的气味，比较环保；优选所述固体粘结剂的粒径为D90＜75μm。在一种优选的实施方式中，所述固体粘结剂为羟甲基纤维素钠和木质素的混合物，且二者的质量比为(4-6):1，比如4.5:1、5:1和5.5:1。木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物，其使用有助于调节苯防护活性炭的孔隙结构，从而提高苯防护活性炭的苯吸附性能和强度。在一种实施方式中，制备所述苯防护活性炭的原料还包括水，且水的用量为所述原料煤和所述粘结剂的总质量的10-25wt％，优选15-21wt％，比如16wt％、17wt％、18wt％、19wt％和20wt％。在一种实施方式中，所述第一原料煤的挥发分为25-30wt％，比如26wt％、27wt％、28wt％和29wt％；优选所述第一原料煤为黑山煤或灵武煤。黑山煤产自于新疆托克逊县境内的黑山煤矿。新疆煤炭储量约占全国总储量的40wt％，其中位于新疆托克逊县境内的黑山煤矿的地质储量约14亿t。该煤质为特低灰，高挥发分，特低硫，特低中磷，是优质的煤炭资源。由于地域和经济发展的限制，该煤种长期以来主要以原煤生产为主，用作火力发电、工业锅炉和民用燃料等，产业链条短，附加值低，造成该优质资源的浪费。洗选后的黑山煤的灰分可小于5wt％、硫含量小于1wt％、磷含量小于0.05wt％，与太西无烟煤的低灰、低硫、低磷的性质非常相似，是制备高品质活性炭的优质原料。但该煤种的挥发分较高，一般在25-40wt％，很难直接用于制备活性炭。且由于黑山煤的挥发分较高，又属于不粘煤，在活性炭生产过程中必须通过添加粘合剂的方式使其成型固化，如果单独利用黑山煤生产苯防护炭，成型条的挥发分过高，在炭化和活化过程会发生鼓泡现象，由于烧失严重，所得产品强度较低。因此，单纯的黑山煤很难用于制备苯防护炭。本专利技术通过将无烟煤与黑山煤进行配煤，从而能够避免将黑山煤用于制备苯防护活性炭过程中时发生鼓泡现象，确保制备的苯防护活性炭产品的强度，获得高品质的苯防护活性炭，进而提高黑山煤的附加值和经济效益；且使所获得的产品中2-3nm的孔隙量增多，有助于提高苯防护活性炭产品的苯吸附能力。灵武煤产自宁东含煤区最大的煤田，位于灵盐台地，该煤区以不粘煤为主，煤质具有低灰、低硫和活性高的特点，是优质化工用煤。将其与无烟煤进行配煤，同样能够获得高品质的苯防护活性炭。本领域技术人员理解，所述第二原料煤可以为本领域常用的无烟煤，比如阳泉无烟煤、俄罗斯无烟煤、晋城无烟煤和太西无烟煤。在一种实施方式中，所述第二原料煤为太西无烟煤，产自石嘴山白芨沟煤区。太西无烟煤的灰分小，挥发分也小，且其中微量金属的含量较高，特别是硅和铝的含量较多，其中二氧化硅、三氧化铝和氧化钙的总含量占70wt％以上，从而有助于在炭化后生成具有配位键的骨架结构，提高活性位点的数量，且使所获得的产品中3-5nm的孔隙量增多，有利于提高所制得的苯防护活性炭的强度。优选地，所述煤焦油中，沥青含量为57-68wt％，比如58wt％、59wt％、60wt％、61wt％、62wt％、63wt％、64wt％、65wt％、66wt％和67wt％；灰分为0.02-0.5wt％，比如0.03wt％、0.08wt％、0.2wt％、0.3wt％和0.4wt％。在一种实施方式中，所述第一原料煤和所述第二原料煤的粒径为D90＜75μm。本专利技术中，粒径为D90＜75μm，是指按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯防护活性炭，其特征在于，制备所述苯防护活性炭的原料包括以下重量份数的物质：/n原料煤 70-80，/n粘结剂 20-30；/n其中，所述原料煤包括第一原料煤和第二原料煤；/n所述第一原料煤为烟煤，其挥发分为24-35wt％、灰分<10wt％；/n所述第二原料煤为无烟煤，其挥发分为5-10wt％、灰分＜6wt％；/n且所述原料煤中，所述第二原料煤的含量为50-80wt％；所述原料煤的挥发分为10-20wt％；/n所述粘结剂包括煤焦油和固体粘结剂，所述固体粘结剂的组分至少包括羟甲基纤维素钠；且所述粘结剂中，所述固体粘结剂的含量为20-40wt％。/n

【技术特征摘要】
1.一种苯防护活性炭，其特征在于，制备所述苯防护活性炭的原料包括以下重量份数的物质：
原料煤70-80，
粘结剂20-30；
其中，所述原料煤包括第一原料煤和第二原料煤；
所述第一原料煤为烟煤，其挥发分为24-35wt％、灰分<10wt％；
所述第二原料煤为无烟煤，其挥发分为5-10wt％、灰分＜6wt％；
且所述原料煤中，所述第二原料煤的含量为50-80wt％；所述原料煤的挥发分为10-20wt％；
所述粘结剂包括煤焦油和固体粘结剂，所述固体粘结剂的组分至少包括羟甲基纤维素钠；且所述粘结剂中，所述固体粘结剂的含量为20-40wt％。


2.根据权利要求1所述的苯防护活性炭，其特征在于，所述固体粘结剂为羟甲基纤维素钠和木质素的混合物，且羟甲基纤维素钠与木质素的质量比为(4-6):1。


3.根据权利要求1或2所述的苯防护活性炭，其特征在于，制备所述苯防护活性炭的原料还包括水，且水的用量为所述原料煤和所述粘结剂的总质量的10-25wt％。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的苯防护活性炭，其特征在于，所述第一原料煤的挥发分为25-30wt％，优选所述第一原料煤为黑山煤或灵武煤；优选所述第二原料煤为太西无烟煤。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的苯防护活性炭，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李静伟，贺彬艳，杨光明，
申请(专利权)人：国家能源集团宁夏煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64