一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备及其工艺制造技术

本发明专利技术公开了活性炭制备技术领域的一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备及其工艺，包括如下重量份的组分：生物质原料60

【技术实现步骤摘要】
一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备及其工艺


[0001]本专利技术属于活性炭制备
，具体是指一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备及其工艺。

技术介绍

[0002]活性炭是一种具有多孔、微晶结构的碳材料，具有极为发达的孔隙结构和巨大的比表面积，以及具有物理吸附和化学吸附的双重特性。因此，作为优良的吸附剂，活性炭对液相和气相中的有色分子、有机物质等能进行选择性吸附，以达到脱色精制、除臭消毒和去污提纯等效果。活性炭应用广泛，在医药、冶金、食品、化工、军事以及环境保护等不同领域发挥着重要作用。
[0003]目前，活性炭的活化过程主要分为物理活化法和化学活化法两种：物理活化一般是先对原料进行碳化，然后以二氧化碳、水蒸气等为活化介质进行活化，物理活化技术操作简便，环境污染较少，但产品产出率较低；化学活化法则通常采用磷酸、氯化锌、碳酸钾、氢氧化钠和氢氧化钾等化学物质作为活化剂，制备出的活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，然而，化学活化法在制备过程中存在着消耗大量活化剂、对环境污染程度较高等问题。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备及其工艺，为了解决物理活化产出率低和化学活化大量消耗活化剂、污染环境的问题，本专利技术提出一种物理化学耦合活化方法，先通过超声处理降低了木屑中纤维素的结晶度，有效提高活化剂的浸渍效率，在活化时结合物理活化法和化学活化法的优势，实现了产品产率高、比表面积大、孔隙结构发达的目的，并对孔隙结构进行有效调控，避免使用高腐蚀性活化剂，有效地减小了对环境的污染。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：将生物质原料水洗除杂，干燥，粉碎，利用超声波进行超声处理，与活化剂一起加入搅拌装置混合均匀，加入蒸馏水，搅拌均匀通入氮气升温炭化，之后停止通入氮气，继续升温，通入二氧化碳/水蒸气混合气进行活化，将粗品先后用蒸馏水和稀盐酸洗涤以除去灰质和残余的活化剂，并用蒸馏水反复洗涤至滤液呈中性，将其与粘合剂混合搅拌，加入挤出机挤出为柱状，再置入烘干机烘干，得到新型木质柱状活性炭。
[0006]进一步地，所述新型木质柱状活性炭包括如下重量份的组分：生物质原料60
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80份，活化剂8
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12份，蒸馏水120
‑
150份，粘合剂5
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9份。
[0007]所述活化剂包括如下重量份的组分：松香酸钾35
‑
40份，碳酸氢铵15
‑
20份，三聚氰胺20
‑
25份。
[0008]进一步地，所述生物质原料选自花生壳、棉花、木屑、玉米秸秆、核桃壳、椰子壳中的一种。
[0009]进一步地，所述超声处理时间为2
‑
4h，超声波频率为50
‑
80kHz，功率为180
‑
250W。
[0010]进一步地，所述生物质原料与活化剂质量比为2.5
‑
4.0:1，所述活化剂与蒸馏水质量比为0.4
‑
0.6:1。
[0011]进一步地，所述氮气流量为0.3
‑
0.6L/min，炭化温度为550
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600℃，保温时间1.5
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3h。
[0012]进一步地，所述二氧化碳/水蒸气混合气流量为0.5
‑
1.0L/min，活化温度为700
‑
750℃，保温时间1.5
‑
3h。
[0013]进一步地，所述粘合剂选自沥青粉、煤焦油、高岭土、淀粉中的一种或多种；所述烘干温度为110
‑
140℃，烘干时间为10
‑
14h。
[0014]进一步地，本专利技术还提供了一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备，所述制备设备包括：所述原料入口设于制备装置本体一侧上方，所述物料出口位于制备装置本体另一侧下方，所述热风机设于原料入口下方，所述制备装置本体链轮环绕设于制备装置本体中部，所述制备装置本体支架设于制备装置本体下方，所述搅拌叶片设于制备装置本体内部，所述从动齿轮与制备装置本体链轮通过啮合连接，所述从动齿轮转轴固定设置于从动齿轮上，所述从动齿轮转轮固定设置于从动齿轮转轴上，所述从动装置固定盘设于从动齿轮转轮下方并固定设于制备装置本体支架上，所述皮带设于从动齿轮转轮和电机转盘上，所述电机连接设于电机转盘上，所述电机支架设于电机下方并固定设于制备装置本体支架上。
[0015]本专利技术取得的有益效果如下：
[0016]（1）通过超声处理降低了生物质原料中纤维素的结晶度，能有效提高活化剂的浸渍效率；
[0017]（2）利用水蒸气、二氧化碳物理活化，和碳材料中的碳原子反应，生成众多的微孔；
[0018]（3）松香酸钾受热后有机部分可作为碳源制备活性炭，无机部分分解生成的K2CO3、K2O，CO2等中间产物与生物质原料表面的Ｃ原子反应产生CO、CO2、H2O，碳酸氢铵和三聚氰胺分解产生CO、CO2、H2O、NH3，这些气体大量逸出炭表面时产生大量孔隙，同时NH3可对活性炭进行氮掺杂，CO2和水蒸气可充当物理活化的角色扩大孔隙，产生的CO对CO2起到一定的稀释作用，防止CO2造孔、扩孔时的孔隙坍塌，并有效地减少碳的烧失，700℃以上时，K2O和C反应生成的K蒸汽能插入碳阵列中，能进一步扩大微孔结构。
[0019]综合以上优势，本专利技术实现了产品产率高、比表面积大、孔隙结构发达的目的，并能对孔隙结构进行有效调控，避免使用高腐蚀性活化剂，减小了对环境的污染，同时氮掺杂能够增强活性炭的活性位点和电负性，进而提高其对挥发性有机物的净化效果。
附图说明
[0020]图1为实施例1
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3和对比例1
‑
3不同活性炭的SO2吸附曲线的结果图；图2为实施例1
‑
3和对比例1
‑
3不同活性炭的SO2脱附曲线的结果图；图3为实施例1和对比例1
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3不同活性炭的甲苯吸附结果图；图4为实施例1和对比例1
‑
3的SEM图；图5为本专利技术提供的一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备的立体图；图6为图5中B处的放大图；
图7为本专利技术提供的一种新型木质柱状活性炭无害化制备设备的前视图；图8为图7中A
‑
A的剖面图。
[0021]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0022]其中，1、制备装置本体，2、原料入口，3、热风机，4、制备装置本体链轮，5、制备装置本体支架，6、搅拌叶片，7、从动齿轮，8、从动齿轮转轴，9、从动齿轮转轮，10、从动装置固定盘，11、皮带，12、电机转盘，13、电机，14、电机支架，15、物料出口。
具体实施方式
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述新型木质柱状活性炭制备方法包括如下步骤：将生物质原料水洗除杂、干燥、粉碎，利用超声波进行超声处理，与活化剂一起加入搅拌装置混合均匀，加入蒸馏水，搅拌均匀通入氮气升温炭化，之后停止通入氮气，继续升温，通入二氧化碳/水蒸气混合气进行活化，将粗品先后用蒸馏水和稀盐酸洗涤以除去灰质和残余的活化剂，并用蒸馏水反复洗涤至滤液呈中性，将其与粘合剂混合搅拌，加入挤出机挤出为柱状，再置入烘干机烘干，得到新型木质柱状活性炭。2.根据权利要求1所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述新型木质柱状活性炭包括如下重量份的组分：生物质原料60
‑
80份，活化剂8
‑
12份，蒸馏水120
‑
150份，粘合剂5
‑
9份。3.根据权利要求2所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述活化剂包括如下重量份的组分：松香酸钾35
‑
40份，碳酸氢铵15
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20份，三聚氰胺20
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25份。4.根据权利要求3所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述生物质原料选自花生壳、棉花、木屑、玉米秸秆、核桃壳、椰子壳中的一种。5.根据权利要求4所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述超声处理时间为2
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4h，超声波频率为50
‑
80kHz，功率为180
‑
250W。6.根据权利要求5所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述生物质原料与活化剂质量比为2.5
‑
4.0:1。7.根据权利要求6所述的一种新型木质柱状活性炭无害化制备工艺，其特征在于：所述活化剂与蒸馏水质量比为0.4
‑
0.6:1。8.根据权利要求7所述的一种新型木质柱状活性炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：严兰明，
申请(专利权)人：广东健态实业有限公司，
类型：发明
国别省市：