制备活性炭的原料、活性炭以及VOCs的脱除方法技术

本发明专利技术公开了制备活性炭的原料、活性炭以及VOCs的脱除方法，属于活性炭的技术领域。用于制备活性炭的原料包括竹质炭粉、多孔黏土矿物、有机粘结剂、无机粘结剂、二氧化钛和水。活性炭由上述的原料经混合、捏合、挤出成型、二次炭化和活化后得到。VOCs的脱除方法采用上述的活性炭。本发明专利技术的活性炭采用的原料成本低，不使用有害性原料，无需陈化，显著缩短生产周期，制备蜂窝状活性炭的成型率高，无开裂及变形等缺陷，显著提升生产效率。经验证，所得蜂窝状活性炭的碘值和机械强度高，可稳定应用于VOCs脱除过程中，显著延长使用周期，具有极强的实用性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
制备活性炭的原料、活性炭以及VOCs的脱除方法


[0001]本专利技术涉及活性炭的
，尤其涉及用于脱除VOCs的活性炭的
，具体而言，涉及制备活性炭的原料、活性炭以及VOCs的脱除方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物( Volatile Organic Compounds，VOCs)是一类严重危害人类健康、污染生态环境的有害物质。室内空气中VOCs浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状，重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。因此，VOCs的净化处理技术已成为环境治理领域的一个研究热点。
[0003]蜂窝状活性炭具有开孔率高、几何表面积大、耐磨损、抗粉尘能力强的优点，且床层压力损失小，吸附脱附速度快，可以作为VOCs吸附剂或作为VOCs催化剂的载体。
[0004]目前，蜂窝状活性炭的制备方法包括涂载法与整体挤出法，其中涂载法由于容易发生涂层脱落的原因而很少使用，整体挤出法是目前国内使用最广泛的制备方法。整体挤出法的主要步骤是将煤质炭粉、粘结剂、水等原料进行混合、捏合和挤出成型，其中，原料及原料的配比是影响蜂窝状活性炭成型率、性能和应用的主要原因。
[0005]采用传统配方和挤出工艺的蜂窝状活性炭因存在以下缺陷而在应用于净化VOCs时受限：（1）目前市面上大多数蜂窝状活性炭使用煤质碳粉为原料，属于不可再生物质，其开采也会造成环境污染；（2）安全性较差，如以酚醛树脂为粘结剂时，内部含有甲醛，在高温下会产生危害性气体；（3）制备过程中常常需要经过陈化步骤，且还需加入专用润滑剂辅助成型，大幅度延长了蜂窝状活性炭的生产周期；（4）在生产过程容易出现坯体不成型或成型率低，坯体湿度大导致坯体变形等问题；（5）机械强度不足，碘值低，因此使用周期较短，无形中增加了运行成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供用于制备活性炭的原料、用于制备活性炭的坯体及其制备方法、活性炭及其制备方法以及VOCs的脱除方法，以解决现有技术中煤质炭粉资源短缺、安全性差、生产周期长、成型率差和使用周期短的技术问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了用于制备活性炭的原料，技术方案如下：用于制备活性炭的原料，原料包括竹质炭粉、多孔黏土矿物、有机粘结剂、无机粘结剂、二氧化钛和水。
[0008]作为本专利技术第一方面的进一步改进，所述竹质炭粉由酸浸后的楠竹在500～600℃
炭化1～2h后得到；所述竹质炭粉的粒度≤200目。
[0009]作为本专利技术第一方面的进一步改进，所述多孔黏土矿物包括高岭土、海泡石、硅藻土中的至少一种；所述有机粘结剂为羟丙基甲基纤维素；所述无机粘结剂为硅溶胶。
[0010]作为本专利技术第一方面的进一步改进，原料包括按重量份数计的竹质炭粉100份、海泡石25～50份、羟丙基甲基纤维素5～10份、硅溶胶5～10份、二氧化钛3～8份和水50～70份。
[0011]为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了用于制备活性炭的坯体，技术方案如下：用于制备活性炭的坯体，包括上述第一方面所述的原料。
[0012]为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了用于制备活性炭的坯体的制备方法，技术方案如下：用于制备活性炭的坯体的制备方法，由上述第一方面所述的原料经混合、捏合、挤出成型、干燥后得到。
[0013]为了实现上述目的，根据本专利技术的第四个方面，提供了活性炭，技术方案如下：活性炭，由上述第一方面所述的原料经混合、捏合、挤出成型、二次炭化和活化后得到。
[0014]作为本专利技术第四方面的进一步改进，获取竹质炭粉的方法包括步骤：对原竹用磷酸溶液浸渍处理，浸渍完成后烘干，然后炭化、磨粉、过筛，即得到竹质炭粉。
[0015]作为本专利技术第四方面的进一步改进，所述混合为将竹质炭粉、有机粘结剂、多孔黏土矿物和二氧化钛混合为预混料；所述捏合为将预混料、无机粘结剂和水混合为泥料；所述挤出成型为在10～20Mpa的成型压力下将泥料挤出成型为坯体；二次炭化为使坯体在500～600℃炭化1～2h；活化为使坯体在850～950℃活化1～3h；坯体和活性炭呈蜂窝状。
[0016]作为本专利技术第四方面的进一步改进，所述捏合包括步骤：首先将预混料和部分水进行捏合；然后加入余下水和无机粘结剂进行捏合。
[0017]作为本专利技术第四方面的进一步改进，还包括步骤：重复对坯体进行捏合和挤出成型处理。
[0018]为了实现上述目的，根据本专利技术的第五个方面，提供了活性炭的制备方法，技术方案如下：活性炭的制备方法，包括步骤：获取上述第二方面所述的坯体或第三方面所述的制备方法制备得到的坯体；对坯体进行二次炭化和活化，即得到活性炭。
[0019]为了实现上述目的，根据本专利技术的第六个方面，提供了VOCs的脱除方法，技术方案如下：VOCs的脱除方法，采用第四方面所述的活性炭或第五方面所述的制备方法制备得到的活性炭。
[0020]本专利技术具有以下优点：由于竹材中富含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，这些物质热解后会形成丰富的孔道结构，因此竹质炭粉具备较高的比表面积，能够提升活性炭的应用效果；同时，竹材具有可再生特点，尤其是楠竹的生长周期较短，分布范围广，因此，采用竹质炭粉能够显著降低蜂窝状活性炭的生产成本。
[0021]原竹在进行热分解时，原竹所含纤维素内部的氢、氧以水的形态分解脱离，形成活性炭的孔隙结构，而酸浸对原竹中的纤维素有润胀、氧化、脱水、降解、塑化等作用，从而可形成更大的比表面积，产生更加良好的吸附性能。
[0022]有机粘结剂和无机粘结剂相互配合，不仅粘结效果好，而且粘结剂种类的选择范围更宽，有助于提升粘结剂的使用安全性。尤其是，当有机粘结剂为羟丙基甲基纤维素时，由于羟丙基甲基纤维素溶于水后具有较高的表面活性以及润滑性，同时还具有增稠能力、PH稳定性、保水性、稳定性、优良的成膜性以及分散性和粘结性等优点，使得不需要陈化等待便可使其在水分中分布非常均匀。当无机粘结剂为硅溶胶时，硅溶胶不仅可以发挥粘结作用，而且由于硅溶胶中胶体粒子的粒度非常小（一般为5～100nm），故有着相当大的比表面积，能很好的分散在物料中，同时，硅溶胶在加热后会脱去水分子，形成Si
‑
O
‑
Si键，该键形成的网状孔隙不仅可起到支撑骨架的作用，而且当硅溶胶和纤维素类物质共同使用时，其网状孔隙可以屏蔽残余的羟基，减少样品对水的敏感性从而起到增加耐水性的作用。
[0023]多孔黏土矿物的颗粒较细，具有较大的比表面积、独特的孔道结构和一定的吸附性能，与其它原料混合后具有较好的塑性，在捏合过程中可起到一定的辅助成型的作用，从而显著提升蜂窝状坯体的成型率；并且，多孔黏土矿物具有极高的热稳定性，在后续二次炭化和活化过程中可作为骨架结构对整体进行支撑，使得坯体的构型在高温煅烧下也不会发生改变，从而确保活性炭的产品构型。
[0024]少量的二氧化钛在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于制备活性炭的原料，其特征在于：原料包括竹质炭粉、多孔黏土矿物、有机粘结剂、无机粘结剂、二氧化钛和水。2.如权利要求1所述的原料，其特征在于：所述竹质炭粉由酸浸后的楠竹在500～600℃炭化1～2h后得到；所述竹质炭粉的粒度≤200目。3.如权利要求1所述的原料，其特征在于：所述多孔黏土矿物包括高岭土、海泡石、硅藻土中的至少一种；所述有机粘结剂为羟丙基甲基纤维素；所述无机粘结剂为硅溶胶。4.如权利要求3所述的原料，其特征在于：原料包括按重量份数计的竹质炭粉100份、海泡石25～50份、羟丙基甲基纤维素5～10份、硅溶胶5～10份、二氧化钛3～8份和水50～70份。5.活性炭，其特征在于：由权利要求1
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4之一所述的原料经混合、捏合、挤出成型、二次炭化和活化后得到。6.如权利要求5所述的活性炭，其特征在于：获取竹质炭粉的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昆明，方辉，张怀民，杨邦睿，郭垚兵，李新，
申请(专利权)人：成都达奇环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：