[发明专利]一种柱状竹质活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭生产领域，特别涉及一种柱状竹质活性炭的制备方法。

背景技术

竹炭一般是3-5年以上的竹子或竹材加工剩余物高温绝氧干馏而成，竹炭固定碳含量大于85％、灰分含量2％-4％，炭质致密、比重较大、空隙多，比表面积可在500m²/g以上。竹质活性炭则是在竹炭的基础上进行深度活化，使其吸附性能得到极大地提高，比表面积可达1100m²/g以上，因其具有特殊的微孔结构和发达的比表面积，是一种很好的负载体，被广泛应用在各种工业应用领域中。同时，竹质活性炭在使用中还有较多不足之处，一是：由于受现有活化设备工艺的制约，竹质活性炭在力学强度上较差，影响了竹质活性炭的使用；二是：化学活化法制备的竹质活性炭与气体活化法相比，制备工艺冗繁、设备腐蚀严重、环境污染严重，成品炭须清洗处理才可使用。中国专利公开号为CN1128100C、CN101195485A、CN102502626A都公开了一种由竹质活性炭的制备方法，但其活化后成品炭都须经化学清洗处理才可使用，且制备工艺复杂，反应能耗较大。因此如何改进制造工艺，提高产品强度和吸附性能是开发竹质活性炭活化工艺的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种柱状竹质活性炭的制备方法。为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

一种柱状竹质活性炭的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

(1)一次绝氧干馏工艺：将选用的竹子或竹加工废料、碎料通过干馏釜在270～350℃下绝氧干馏16小时制得竹炭原料；

(2)干燥磨粉：将一次绝氧干馏工艺制得的竹炭原料干燥至水分为1～5％后磨粉，磨粉细度200目通过率大于95％时得到竹炭粉；

(3)捏合：选择煤焦油，脱水至水分为0.5～4％，将步骤(2)制得的竹炭粉与煤焦油按10:3的比例在捏合成型搅拌锅里75～85℃保温混合搅拌20min；

(4)挤压成型：选用开孔径2～6mm的模具，将步骤(3)所得产品用14～16KG的压力通过液压机挤压成直径为2～6mm的柱形条；

(5)养护定型：挤压过的柱形条经养护机养护，干燥8～10小时，使柱形条定型；

(6)二次绝氧干馏工艺：定型后的柱形条转入炭化炉中在250～450℃的温度梯度内进行二次绝氧干馏30分钟，得到柱状竹炭半成品；

(7)活化：在850～880℃的活化温度下将柱状竹炭半成品掺配0.5～5％的颗粒煤一同投入活化炉，用水蒸气进行活化，至堆积比重达到300-350g/l后停止活化，经筛分得到柱状竹质活性炭；

所述捏合过程中加入的煤焦油为1000℃煤干馏所得的产品，其沥青含量≥50％；

所述二次绝氧干馏工艺炭化炉内的加料量为2kg，转速为15转/min；

所述活化过程中加入的颗粒煤种类为烟煤或无烟煤；

所述活化过程中加入的颗粒煤粒径为8～12mm；

所述一次绝氧干馏工艺制得的竹炭粉技术指标要求如下：挥发份10～16％、灰份1.5～4％、水份0.5～2％、固定碳75～86％；

所述二次绝氧干馏工艺制得的柱状竹炭半成品技术指标要求如下：挥发份6～9％、灰分6～10％、强度90～95％；

所述活化过程制得的柱状竹质活性炭技术指标要求如下：堆比重300～350g/l、碘值1100～1200mg/g、亚甲蓝250～330mg/g、CTC84～92％；

该制备方法改变原材料可用于生产木质、椰壳、果核类别的柱状活性炭。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)发明采用竹子或竹制品废料、碎料为原材料制备柱状活性炭，成品的外型尺寸可通过成型工艺在1-5mm柱径范围内随意控制，更好地满足使用环境对活性炭尺寸的要求。

(2)本发明在生产过程中采用两次绝氧干馏工艺，竹材料一次绝氧干馏工艺主要目的是脱氢氧及原材料中不稳定的组分，同时使原材料缓慢地进行热分解，阻止原材料中木焦油的产生，为柱状竹炭塑形提供基础保证；二次绝氧干馏工艺通过控制投料量和炉窑转速减少了成型条内含碳物质的无效挥发，实现了物料中固定碳含量的最大化，保证了柱状成型产品的强度。