本发明专利技术涉及一种活性炭，其原料包括：木质炭粉70‑80份，常温粘结剂1‑6份，高温粘结剂15‑20份，增粘剂3‑5份，助挤剂0.5‑1份，偶联剂0.1‑0.5份，以及占以上组分总质量35‑45％的水；还涉及一种活性炭的制备方法，其包括粉碎筛分，配料混合，捏合，陈腐，挤出成型，干燥，同时进行炭化和活化。本发明专利技术以高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂替代危险化学品煤焦油作为粘接剂，减少了制备过程中VOCs气体排放，降低了环境污染，通过增粘剂、偶联剂提高粘接剂的粘接效果，提高活性炭的耐磨强度和吸附能力，活性炭的耐磨强度达到98％，碘值可达到900mg/g，灰分小于10％，可用于一些对活性炭耐磨强度和吸附能力都有较高要求的应用场景，如脱硫脱硝催化剂、黄金提取。
【技术实现步骤摘要】
一种活性炭及其制备方法
本专利技术涉及一种活性炭及其制备方法，属于活性炭
技术介绍
活性炭为一种具有发达孔隙结构、大比表面积、强选择性吸附能力的碳材料，现已被广泛应用于有毒有害气体净化处理、水处理、制药工业、食品工业、电子行业等领域。目前活性炭多以粉末状和无定型颗粒状为主，这类活性炭存在堆积密度较小、储存运输困难，容易造成粉尘污染，使用过程中流失率高，循环回收利用困难等缺点，较大程度上限制了其应用与推广。当前解决这一难题的通常做法是将活性炭与粘结剂混合加工成柱状、蜂窝状等成型活性炭。然而，目前制备的成型活性炭仍存在一些较难解决的问题：一方面，目前工业生产普遍采用煤焦油作为成型粘结剂，而煤焦油已经被列为危险化学品，在生产和使用过程中存在严重的VOCs污染超标问题；另一方面，粘结剂的加入对活性炭吸附能力存在负面影响，成型活性炭很难在具有高吸附性能的同时保持较好耐磨强度和耐压强度，目前市售的木质柱状活性炭性能均达不到同时满足耐磨强度大于98％，碘值大于900mg/g，灰分小于10％的性能要求。
技术实现思路
本专利技术针对现有的成型活性炭存在VOCs污染超标、活性炭吸附能力降低的问题，提供一种性能优异、无污染、吸附能力强的活性炭，同时达到耐磨强度大于98％，碘值大于900mg/g，灰分小于10％。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种活性炭，其原料包括：木质炭粉70-80份，常温粘结剂1-6份，高温粘结剂15-20份，增粘剂3-5份，助挤剂0.5-1份，偶联剂0.1-0.5份，以及占以上组分总质量35-45％的水。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以对上述的技术方案作出如下的改进：进一步，所述常温粘结剂为黄糊精、改性淀粉、聚乙烯醇中的一种或两种。采取上述进一步技术方案的有益效果是，常温粘结剂黄糊精、改性淀粉和聚乙烯醇在常温下具有良好的粘结性能，可以在挤出过程中使中间制品炭生坯获得良好的初始成型效果，在炭生坯在炭化和活化前即具有良好的机械性能，尤其可以提高中间制品的耐磨强度。进一步，所述黄糊精浓度为40-50％，所述黄糊精使用前先通过水溶解，然后搅拌至糊精充分糊化溶解后再使用；所述聚乙烯醇为冷水速溶型聚乙烯醇。进一步，所述高温粘结剂为高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂中的一种或多种。采取上述进一步技术方案的有益效果是，以高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂替代煤焦油，减少了制备过程中VOCs气体排放，降低了环境污染；而腐殖酸钠自身是一种比较稳定的具有芳香结构的天然大分子有机质，由稀疏的芳香环连结一起构成稀疏的网状结构，该结构中有许多大小不一的空洞孔隙，由于其具有复杂的结构和多种功能团，因而具有很高的反应活性和较强的吸附性能，使成型活性炭具有更强的吸附能力；几种粘结剂高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂的组合可以起到协同增益的效果，增强高温粘结性能，同时减少对炭化、活化后的活性炭的吸附能力的影响。进一步，所述高温沥青的软化点为105-120℃，灰分小于或者等于0.3％；腐殖酸钠的含量为70-75％；所述磺化酚醛树脂包括SMP-Ⅰ型磺化酚醛树脂和SMP-Ⅱ型磺化酚醛树脂。进一步，所述增粘剂为C5石油树脂或者萜烯树脂中的一种或者两种。采取上述进一步技术方案的有益效果是，通过C5石油树脂或萜烯树脂对高温粘接剂进行增粘改性，两者与高温粘接剂在熔融状态下具有良好的相容性，在常温粘结剂被高温分解后，增粘剂可与高温粘接剂迅速相容使之具备更好的流动性和与活性炭材料的浸润性，提升了高温粘接剂的粘结性能，从而降低了高温粘接剂的使用量。进一步，所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或两种。采取上述进一步技术方案的有益效果是，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和二甲基丙烯酸乙二醇酯作为良好的粘结促进剂，可偶联有机高分子与无机材料，改善有机粘结剂和无机炭粉之间的浸润性和粘结性，因此，可有效提升磺化酚醛树脂、高温沥青和腐殖酸钠与活性炭粉之间的浸润性和粘结性，不仅可改善活性炭成型效果，也可以提高活性炭耐磨、耐压等物理机械性能。进一步，所述助挤剂为乳酸，所述乳酸的含量大于或者等于85％。采取上述进一步技术方案的有益效果是，活性炭的成型加工涉及挤出成型，助挤剂的加入可以改善挤出过程中样品的成型效果，并且在加工过程中乳酸具有润滑的效果，有利于提高活性炭的加工性能，避免挤出过程中活性炭的吸附性能和物理性能受到影响，可以使柱状活性炭的表面更为光洁，减少裂痕和毛刺。本专利技术的有益效果是：本专利技术以高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂替代危险化学品煤焦油作为粘接剂，减少了制备过程中VOCs气体排放，降低了环境污染，另外，通过增粘剂、偶联剂提高粘接剂的粘接效果，减少粘接剂的用量，提高粘接剂与炭粉的混合浸润性能，同时使成型的活性炭具有较好的耐磨强度和吸附能力，活性炭的耐磨强度达到98％，碘值可达到900mg/g，灰分小于10％，可用于一些对活性炭耐磨强度和吸附能力都有较高要求的应用场景，如脱硫脱硝催化剂、黄金提取。本专利技术还披露了一种如上所述的活性炭的制备方法，包括以下步骤：步骤1：破碎筛分，分别将木质炭粉、常温粘结剂、高温粘结剂、增粘剂通过粉碎机以24000rpm/min转速进行高速粉碎，后以200目振动筛筛分，通过率要求高于90％；步骤2：配料预混合，所述步骤1中筛分后的粉料混合，后放入捏合机先以60rpm/min转速进行预混10-20min，保证粉料混合均匀；步骤3：捏合，将助挤剂、偶联剂和占配方总质量35-40％的水倒入所述步骤2混合好的粉料中，在常温条件下，通过捏合机进行捏合制备坯料，捏合机转速60rpm/min，捏合时间1-2h；步骤4：陈腐，待所述步骤3的坯料捏合完毕后，将坯料收集于自封袋中密封陈腐6-12h，陈腐可以使活性炭粉与各组分能得到充分分散、浸润、粘合，坯料柔和的同时提高坯料的强度和可塑性，从而提升成型活性炭的耐磨强度；步骤5：挤出成型，将经过所述步骤4陈腐后的坯料以挤出机挤出成1.5-6mm柱状炭生坯；步骤6：干燥，将所述步骤5的柱状炭生坯放入烘箱，先50℃干燥2h，后100℃干燥4h；步骤7：炭化与活化，将干燥后的柱状炭放入管式马弗炉内，升温速率5-10℃/min，由室温升至850-900℃，于850-900℃同时进行炭化和活化，时长0.5-4h。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以对上述的技术方案作出如下的改进：进一步，所述步骤7中，以N2为保护气，流量2-8mL/min·g，以水蒸气和CO2为活化气，通入量分别为1-4g/min·g和2-8mL/min·g。采取上述进一步技术方案的有益效果是，CO2可以形成良好的微孔结构，但活化速度较慢；水蒸气的活化速度很快，但是形成的主要是中孔和大孔结构，结构不合理，且烧蚀率较高；以CO2和水蒸气同时作为组分活化剂进行活化的方式可以使样品活化效果更为均匀，活化速度适中，可以同时形成微孔、中孔和大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种活性炭，其特征在于，其原料包括：木质炭粉70-80份，常温粘结剂1-6份，高温粘结剂15-20份，增粘剂3-5份，助挤剂0.5-1份，偶联剂0.1-0.5份，以及占以上组分总质量35-45％的水。/n
【技术特征摘要】
1.一种活性炭，其特征在于，其原料包括：木质炭粉70-80份，常温粘结剂1-6份，高温粘结剂15-20份，增粘剂3-5份，助挤剂0.5-1份，偶联剂0.1-0.5份，以及占以上组分总质量35-45％的水。
2.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述常温粘结剂为黄糊精、改性淀粉、聚乙烯醇中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的活性炭，其特征在于，所述黄糊精浓度为40-50％；所述聚乙烯醇为冷水速溶型聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述高温粘结剂为高温沥青、腐殖酸钠、磺化酚醛树脂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的活性炭，其特征在于，所述高温沥青的软化点为105-120℃，灰分小于或者等于0.3％；腐殖酸钠的含量为70-75％；所述磺化酚醛树脂包括SMP-Ⅰ型磺化酚醛树脂和SMP-Ⅱ型磺化酚醛树脂。
6.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述增粘剂为C5石油树脂或者萜烯树脂中的一种或者两种。
7.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、二甲基丙烯酸乙二醇酯中的一种或两种。
8.根据权利要求1所述的活性炭，其特征在于，所述助挤剂为乳酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔彦斌，王瑞强，杨运国，
申请(专利权)人：烟台中科恩吉科创新产业园管理有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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