[发明专利]一种活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种活性炭及其制备方法和应用。所述活性炭源自于兰炭；其中，所述活性炭的平均孔径为2‑12nm；所述活性炭的孔径范围为中孔的孔体积为0.1cm³/g以上，所述中孔的孔径范围为2‑50nm。本发明的活性炭不仅使兰炭资源能够有效利用，从而降低了成本；并且，本发明的活性炭的孔径合适，能够有效吸附二噁英。进一步地，本发明的活性炭的制备方法，该制备方法简单易于，原料易于获取，成本低廉，适合大批量生产。

技术领域

本发明涉及一种活性炭及其制备方法和应用，特别是涉及一种利用兰炭为原料，定向制备特定孔径的二噁英专用吸附活性炭的方法，属于钢铁生产、垃圾焚烧尾气污染物的吸附处理技术领域。

背景技术

二噁英是210种环境污染有机物(PCDDs和PCDFs)的总称，这类污染物的毒性极高，对人体具有“致畸性，致癌性，致突变性”等三致效应，是首批被列入《斯德哥尔摩公约》的持久性有机污染物。降低重点行业二噁英排放量是一直是关注的热点。在二噁英的排放中，钢铁生产和垃圾焚烧是主要的排放源，大约占据全国二噁英排放总量的60％，治理钢铁生产和垃圾焚烧行业是二噁英防治工作的当务之急。

常用的二噁英治理技术主要包括吸附法和催化降解法，将活性炭作为吸附剂喷射至烟气中对二噁英进行吸附的吸附法是目前发展最为成熟、应用最为广泛的技术。但是，二噁英吸附活性炭价格非常昂贵，每吨价格高于7000元，在高烟气量的钢铁生产行业例如电炉炼钢中的使用成本非常高，一般的企业难以承受。此外，根据调查，目前市面上的二噁英吸附活性炭种类繁多、鱼龙混杂，孔隙性质千差万别，对于二噁英的实际吸附效果不能保证。

常用的活性炭制备方法包含炭化和热活化两个过程，即对原材料进行固炭和造孔改性。但是，现有的造孔技术很难获得吸附二噁英所用的孔径。在工业二噁英吸附技术应用中，活性炭喷射装置一般布置在除尘器前，烟气温度在140～180℃之间，在该温度下，活性炭主要利用自身的孔道结构对饱和蒸汽压较高、氯代数较少的气相二噁英进行物理吸附，这就对活性炭的孔隙性质有着明确要求。根据物理吸附的原理，吸附剂的孔径是被吸附物直径的1.5～3倍时具有最佳的物理吸附效果。但是，二噁英属于大分子类化合物，其分子直径大约在1.4nm左右，而现有的活性炭的粒径较小，一般都小于2nm，无法实现对二噁英进行吸附。

引用文献1公开了一种活性炭及其制备方法。该活性炭的制备方法包括：将煤粉和添加剂混合，形成混合料，所述添加剂选自硝酸铁、硝酸镍以及氯化锌中的一种或多种，所述添加剂质量为所述煤粉质量的3％-7％；使混合料加压成型，形成压块；对所述压块进行炭化处理，形成炭化料；对所述炭化料进行热活化处理，形成活性炭。但是其所使用的原料为褐煤，褐煤的碳化程度低，炭活性及挥发物活性强，在生产及运输过程中易自燃挥发，由于结构不稳定，在挥发物分解时，富集的固定炭80％爆裂成小粒状，无强度，不能再以化工原料使用。

我国的兰炭属于资源过剩材料，大量的兰炭只能作为固废露天存放，相关的应用技术缺乏导致兰炭的价格非常低廉，是一种非常廉价的原料。但现在对兰炭的利用度较低，无法实现“变废为宝”，且不能促进兰炭资源化运用。

引用文献2公开了一种用于烟气中二噁英吸附的活性焦及其制备方法，其以煤质兰炭为原料，制备适合于烟气中二噁英等持久性有机污染物吸附的活性焦吸附剂及其制备方法。所述制备方法为：将煤质兰炭粉碎，以含金属氢氧化物或碱金属碳酸盐热活化剂和复合表面活性剂浸渍液浸渍处理后自然干燥，最后将经浸渍并干燥处理后的兰炭经800～950℃热活化处理，即制备成用于烟气二噁英等吸附的活性焦。但是该方法复杂，且耗时较长，所获得的活性焦的孔径过大，吸附二噁英的效果欠佳。

鉴于现有技术中存在的技术问题，开发出一种专门针对二噁英吸附的廉价活性炭吸附剂，在提高二噁英脱除效率的同时，降低企业的使用成本，成为亟待解决的技术问题。

引用文献：

引用文献1：CN111908467A

引用文献2：CN102728322A