[发明专利]一种高性能活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种高性能活性炭的制备方法。

背景技术

随着社会的发展和人们生活水平的提高以及环保规范的严格化，活性炭的应用将扩展到众多的领域，而高性能活性炭的应用也将呈现一快速的发展。高性能的活性炭要求其综合性能要高，诸如比表面积、孔结构、灰份等均要求达到一合理的数值。目前，能够制备高性能活性炭的原料主要是石油焦、树脂类、椰壳类的低灰含炭前驱体，如专利200410012345、02129599、00104267采用的是石油焦，专利200610038065采用的是酚醛树脂，专利200610139415、200510010965则采用的是椰壳，上述原料共同的特点是所含的灰份少，或基本不含灰份，最终所得活性炭的灰份也很少，但上述原料的成本在大规模的产业化生产中仍然偏高，为此廉价的煤成为一种选择，且其资源丰富。然而煤中的灰份很高，一般在20％左右，即便是所谓的低灰煤或超纯煤，其灰份也在2％以上，远高于石油焦、树脂类、椰壳类等原料中的灰份，使得最终所制得的活性炭的灰份更高，不利于其广泛应用。

专利91109799.6中公开了一种采用酸碱化学试剂对煤质活性炭进行处理，去除其中可溶解的有害物质，使灰分从原来的10-20％降至4-8％，从而得到高档活性炭的方法。专利200610123444.X中是将煤质炭化料与KOH按照1∶1-7的比例混合后300-500℃预处理0.5-2h，再在600-900℃活化1-5h，冷却后所得的活化料先用蒸馏水洗，再反复用酸洗和碱洗2-7次，之后用蒸馏水洗至pH值为6-7，制得煤质活性炭。

上述专利均是对活化后的煤基活性炭采用酸和碱反复处理，才能够制得高性能的活性炭，这样不仅造成一定程度的污染，同时也使得生产成本大幅提高，生产工艺也很复杂，不利于产业化的顺利实施。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产工艺简单、成本低、大规模工业化生产的一种高性能活性炭的制备方法。

本发明是按以下步骤实现的：

(1)将原料煤磨碎到50-150目，与KOH按重量比1∶1-6混合均匀；

(2)将该混合物放置到反应器中，通入N₂保护，从室温按照2-10℃/min的速率升到500-650℃，恒温0.5-2h；之后以5-10℃/min的速率升到800-950℃，恒温0.5-2h，自然降温到室温，得活化料；

(3)将活化料先用水洗涤PH值为7-7.5，改用盐酸浸渍2-3次，每次2-3h，之后用蒸馏水洗至中性，干燥，得超级活性炭。

如上所述的原料煤是无烟煤、弱粘结煤、焦煤、贫煤等。

本发明优点：

(1)本发明与其它专利最大的区别是对煤粉与KOH的混合物在500-650℃下恒温0.5-2h，因为在这个温度段内反应后再用盐酸洗涤，能够最大程度地脱除煤中或所得活化料中的灰份，而一般的专利是在300-500℃下进行1-2h的脱水反应；

(2)另一个特点是仅采用盐酸对所得活化料进行2-3次的浸渍即可除去活性炭中的灰份，而其它专利是对活化料既采用酸洗涤，又要用碱处理且还需要在煮沸的条件下才能除去灰份；

(3)本发明所采用的方法简便易行，污染程度小，生产成本低，工艺简单，利于产业化的顺利实施。

具体实施方式

实施例1：将无烟煤磨碎到50-80目，与KOH按重量比1∶6混合均匀后放置到反应器中，通入N₂保护，从室温按照2℃/min的速率升到500℃，恒温2h；之后以5℃/min的速率升到900℃，恒温0.5h，自然降温到室温，得活化料。将活化料先用自来水洗涤至近中性后，改用盐酸浸渍2次，每次3h，之后用蒸馏水洗至中性，干燥得灰份含量为1.8％比表面积为3345m²/g的超级活性炭。

对比例1：将无烟煤磨碎到50-80目，与KOH按重量比1∶6混合均匀后放置到反应器中，通入N₂保护，从室温按照2℃/min的速率升到300℃，恒温2h；之后所有条件与实施例1相同。所得超级活性炭的灰份含量为6.9％，比表面积为2980m²/g。