一种竹木屑净水用活性炭的制备方法技术

本发明专利技术涉及活性炭制作技术领域，尤其涉及一种竹木屑净水用活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）去杂、（2）冷藏碎化、（3）粉碎、（4）活化、（5）碳化、（6）氧化、（7）改性、（8）干燥。本发明专利技术通过软化细胞壁，使得低温冷冻下竹木屑细胞更容易被其中的水结成的冰晶刺破，将竹木屑中的纤维碎化。通过粉碎，将竹木屑组织最大化打散，在高温碳化之后，活性炭的强度更高，孔隙率更高，有更多的结构容纳活性基团，可以显著增强活性炭在溶液中的稳定性，提高活性炭的吸附效果。

【技术实现步骤摘要】
一种竹木屑净水用活性炭的制备方法
本专利技术涉及活性炭制作
，尤其涉及一种竹木屑净水用活性炭的制备方法。
技术介绍
活性炭是一种吸附能力很强的功能性炭材料，其具有特殊的微晶结构、孔隙发达、比表面积巨大，因此被作为优良的吸附剂，具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附液相和气相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的，已广泛应用于食品、饮料、医药、水处理、气体净化与回收、化工、冶炼、农业等领域。近年来，随着经济的不断发展和人们生活水平的逐步提高，人们对空气、食品、药品、饮用水的安全性、纯净度等生存环境提出更高要求，活性炭的市场需求不断扩大。对活性炭需求量急增，而且对活性炭的吸附性、可控性、安全性要求越来越高。因此竹质活性炭以微孔构造明显，易于形成固体物炭比表面积、吸附性能和孔径分布等方面都有其自身的特点，使其成为发展的重点。并且水质污染中，如何高效去除可溶性杂质是首要解决的问题，特别是随着电子产品的使用，生活中丢弃的电池、电子设备带来的汞污染，已经成为不得不解决的问题之一。竹制活性炭因为其优异的性能，是当前水质处理的研究热点之一。但是，如何针对性的提高活性炭的杂质吸附效果，现在的技术手段大概分成两种，物理改性与化学改性，其优缺点也极为明显。如专利号为CN201710572572.0一种孔径可控的竹质活性炭及其制备方法，通过将竹质材料微细化处理后，与壳聚糖凝胶混炼，使壳聚糖凝胶均匀分散于竹质材料中，进一步与柠檬酸捏合使柠檬酸塑化竹质内部，然后通过胶体磨剪切挤压机使竹材在低温下连续剪切活化，再在高温下用水蒸汽活化，水洗后烘干，得到孔径可控的竹质活性炭。该方法在活性炭形成过程中可控制孔径大小，得到高品质活性炭；但是其缺乏对活性炭的基团改性，使得活性炭的离子吸附功能极为有限，又如专利号为CN201710583645.6一种物理活化制备中孔竹质活性炭的方法，将竹材粉碎成竹屑，加入氨基磺酸固体，研磨细化，得混合粉末；将混合粉末加入到造粒机中得到规整的竹材颗粒；将竹材颗粒在缺氧条件下干馏炭化，得到炭化竹炭；将炭化竹炭粉碎，过筛，在高温条件下采用蒸汽、气体活化法进行活化，得到中孔竹质活性炭；其主要使用蒸汽活化，虽然偏重于物理改性，但是高温下的水蒸气的与活性炭的化学键连接也算化学改性，所以其兼顾两者但是针对性不强，导致活性炭的吸附性不能最优化。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供了一种竹木屑净水用活性炭的制备方法，以提高活性炭对水质的净化效果，该方法包括以下步骤：（1）去杂将竹木屑与其质量5-8倍的去离子水混合，在50-90℃下搅拌20-30min，用200-300目的滤布过滤，滤渣再经其质量3-4倍的稀盐酸溶液常温浸泡30-50min，在50-55℃下搅拌8-10min；再次过滤，将滤渣减压干燥至水分含量为25-30%；（2）冷藏碎化将上一步处理过的竹木屑放置到冷藏室中，以8-12℃/min的降温速度将温度降低到-15℃，冷藏20-30min；以3-5℃/min的降温速度将温度降低至-25℃，继续冷藏2-5h；然后取出，用700-800W的微波将竹木屑的温度升高至30-50℃，静置20-30min，减压干燥使得竹木屑的含水量降低至13-15%；（3）粉碎将竹木屑在10-15℃下粉碎为20-30目的粗粉，将粗粉继续粉碎，过100-150目筛得到竹木屑细粉；（4）活化将竹木屑细粉与碳纳米管放入三维搅拌机中，在20-25℃下搅拌30-80min，然后加入松香粉、琼脂粉，继续搅拌5-8h；然后将混合物倒入混炼机中，在1.3-1.5个标准大气压、转速为100-130r/min、温度为50-55℃下混炼3.5h后，压制成粒度2-3cm的球状竹木屑；（5）碳化将上一步骤得到的球状竹木屑放置在电热隧道炉，将炉内压强抽至10-20Pa，加热至40-45℃，再将压强调整至3-8Pa；充入氮气，使得炉内压强升至2-3个标准大气压，以8-12℃/min将温度升高至800-900℃，保温40-60min，得到碳化球；（6）氧化将碳化球与去离子水混合，通入臭氧，使得溶液中的臭氧浓度为0.5-0.8mg/L，以150-180r/min的搅拌速度搅拌30-50min，再将溶液中的臭氧浓度提升至1-1.5mg/L，用300-400W的超声波处理30-35min；过滤，将碳化球用其质量10-15倍的去离子水浸泡30-60min，沥干水分，烘干；（7）改性将碳化球在1-3Pa的加热设备中，加热至50-60℃，通入雾化改性溶液，在加热设备中通入氮气，使得压强为2-3个标准大气压，将温度升至90-120℃，保温1-2h；（8）干燥将上一步制得的碳化球在80-85℃、0.1-0.3个标准大气压下烘干5-8h即得竹木屑净水用活性炭。进一步的，步骤（1）中，所述稀盐酸溶液的质量分数为1-3%。进一步的，步骤（4）中，所述松香粉细度为80-100目。进一步的，步骤（4）中，所述琼脂粉细度为80-100目。进一步的，步骤（4）中，所述竹木屑细粉与碳纳米管、松香、琼脂的质量比为100-120:0.1-0.3:1-3:1-3。进一步的，步骤（7）中，所述雾化改性溶液的制作方法为：以质量份计，将2-3份硫化钠、3-5份碘化钾、100-130份去离子水混合溶解，用300-500W的超声波雾化器将溶液雾化。进一步的，步骤（7）中，所述碳化球与雾化改性溶液的质量比为10-13:1-3。本专利技术的有益效果：本专利技术通过使用去离子水充分混合竹木屑，尽量冲洗其中的矿物质，提高竹木屑的纯度，再使用稀盐酸进一步浸泡，将竹木屑中的金属离子变为可溶性盐冲洗出来，避免后续添加试剂时竹木屑中杂质消耗试剂，降低改性效果，同时稀盐酸的使用还可以软化细胞壁，使得低温冷冻下竹木屑细胞更容易被其中的水结成的冰晶刺破，将竹木屑中的纤维碎化。通过粉碎，将竹木屑组织最大化打散。本专利技术通过使用碳纳米管、松香粉、琼脂使得竹木屑加工出来的细粉更容易加工，而且，在高温碳化之后，活性炭的强度更高，孔隙率更高，有更多的结构容纳活性基团，可以显著增强活性炭在溶液中的稳定性，提高活性炭的吸附效果。另外，使用高压碳化，在释放压力之后，气体由内而外的散出，可以进一步清洁活性炭的空隙，也能延伸孔隙，提高活性炭的比表面积。然后使用臭氧，使得活性炭中的碳化纤维、碳纳米管表面活化出羧基，提高活性炭的活性，再用去离子水冲洗活性炭中的臭氧，防止臭氧影响雾化改性溶液。再使用雾化改性溶液渗透到活性炭中，使得硫化钠、碘化钾能与活性炭更好的黏附在一起，提高硫离子和碘离子在活性炭中的留存率，使得活性炭的吸附能力、除汞效果显著提升。具体实施方式实施例1一种竹木屑净水用活性炭的制备方法，包括以下步骤：（1）去杂将竹木屑与其质量5倍的去离子水混合，在50℃下搅拌20min，用200目的滤布过滤，滤渣再经其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竹木屑净水用活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）去杂/n将竹木屑与其质量5-8倍的去离子水混合，在50-90℃下搅拌20-30min，用200-300目的滤布过滤，滤渣再经其质量3-4倍的稀盐酸溶液常温浸泡30-50min，在50-55℃下搅拌8-10min；再次过滤，将滤渣减压干燥至水分含量为25-30%；/n（2）冷藏碎化/n将上一步处理过的竹木屑放置到冷藏室中，以8-12℃/min的降温速度将温度降低到-15℃，冷藏20-30min；以3-5℃/min的降温速度将温度降低至-25℃，继续冷藏2-5h；然后取出，用700-800W的微波将竹木屑的温度升高至30-50℃，静置20-30min，减压干燥使得竹木屑的含水量降低至13-15%；/n（3）粉碎/n将竹木屑在10-15℃下粉碎为20-30目的粗粉，将粗粉继续粉碎，过100-150目筛得到竹木屑细粉；/n（4）活化/n将竹木屑细粉与碳纳米管放入三维搅拌机中，在20-25℃下搅拌30-80min，然后加入松香粉、琼脂粉，继续搅拌5-8h；然后将混合物倒入混炼机中，在1.3-1.5个标准大气压、转速为100-130r/min、温度为50-55℃下混炼3.5h后，压制成粒度2-3cm的球状竹木屑；/n（5）碳化/n将上一步骤得到的球状竹木屑放置在电热隧道炉，将炉内压强抽至10-20Pa，加热至40-45℃，再将压强调整至3-8Pa；充入氮气，使得炉内压强升至2-3个标准大气压，以8-12℃/min将温度升高至800-900℃，保温40-60min，得到碳化球；/n（6）氧化/n将碳化球与去离子水混合，通入臭氧，使得溶液中的臭氧浓度为0.5-0.8mg/L，以150-180r/min的搅拌速度搅拌30-50min，再将溶液中的臭氧浓度提升至1-1.5mg/L，用300-400W的超声波处理30-35min；过滤，将碳化球用其质量10-15倍的去离子水浸泡30-60min，沥干水分，烘干；/n（7）改性/n将碳化球在1-3Pa的加热设备中，加热至50-60℃，通入雾化改性溶液，在加热设备中通入氮气，使得压强为2-3个标准大气压，将温度升至90-120℃，保温1-2h；/n（8）干燥/n将上一步制得的碳化球在80-85℃、0.1-0.3个标准大气压下烘干5-8h即得竹木屑净水用活性炭。/n...

【技术特征摘要】
1.一种竹木屑净水用活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）去杂
将竹木屑与其质量5-8倍的去离子水混合，在50-90℃下搅拌20-30min，用200-300目的滤布过滤，滤渣再经其质量3-4倍的稀盐酸溶液常温浸泡30-50min，在50-55℃下搅拌8-10min；再次过滤，将滤渣减压干燥至水分含量为25-30%；
（2）冷藏碎化
将上一步处理过的竹木屑放置到冷藏室中，以8-12℃/min的降温速度将温度降低到-15℃，冷藏20-30min；以3-5℃/min的降温速度将温度降低至-25℃，继续冷藏2-5h；然后取出，用700-800W的微波将竹木屑的温度升高至30-50℃，静置20-30min，减压干燥使得竹木屑的含水量降低至13-15%；
（3）粉碎
将竹木屑在10-15℃下粉碎为20-30目的粗粉，将粗粉继续粉碎，过100-150目筛得到竹木屑细粉；
（4）活化
将竹木屑细粉与碳纳米管放入三维搅拌机中，在20-25℃下搅拌30-80min，然后加入松香粉、琼脂粉，继续搅拌5-8h；然后将混合物倒入混炼机中，在1.3-1.5个标准大气压、转速为100-130r/min、温度为50-55℃下混炼3.5h后，压制成粒度2-3cm的球状竹木屑；
（5）碳化
将上一步骤得到的球状竹木屑放置在电热隧道炉，将炉内压强抽至10-20Pa，加热至40-45℃，再将压强调整至3-8Pa；充入氮气，使得炉内压强升至2-3个标准大气压，以8-12℃/min将温度升高至800-900℃，保温40-60min，得到碳化球；
（6）氧化
将碳化球与去离子水混合，通入臭氧，使得溶液中的臭氧浓度为0.5-0.8mg/L，以150-180r/min的搅拌速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明燕，吴胜红，王毅，郭光平，李梦萱，刘见祥，
申请(专利权)人：贵州省冶金化工研究所，
类型：发明
国别省市：贵州;52