一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法与流程

本发明涉及活性炭制造，尤其涉及一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法。

背景技术：

1、生物质活性炭是一种由生物质原料经过炭化、活化等工艺制备而成的吸附剂，具有比表面积大、孔隙结构丰富、吸附性能强等优点，被广泛应用于水处理、空气净化等领域。

2、然而含生物质活性炭的含碳量低，生物质活性炭的含碳量一般在70％左右，远低于煤基活性炭的含碳量，这导致生物质活性炭的吸附性能较弱。

3、为了提高生物质活性炭的吸附能力，在不同应用领域会在活性炭上负载相应的官能团来提高活性炭的吸附能力。

4、专利公开文件cn 108996503 a公开了一种球形活性炭的活化方法及其产物和用途，经过碱液处理后的碳化后的球形聚合物可以保持原有的球形度，且其孔容和孔径可以得到很好的控制，但采用该方法得到的活性炭产品强度相对较低。

5、专利公开文件cn117244526a公开了一种脱除有机恶臭气体的改性活性炭的制备方法和改性活性炭，其制备方法包括以下步骤：对生物质原料进行一次炭化处理，得到炭粉；将炭粉、强碱碳酸盐和粘接剂捏合并挤出成型，得到坯体；对坯体进行二次炭化处理和活化处理，得到活性炭；将活性炭浸泡于含氧弱酸溶液中，浸泡完成后洗涤至中性，得到前驱体；将前驱体浸泡于有机弱碱溶液中，浸泡完成后进行干燥，即得到脱除有机恶臭气体的改性活性炭。但该方法经过多次浸泡，影响了活性炭的强度。

6、生物质脱硫脱硝活性炭用于脱硫和脱硝，传统活性炭活化方法主要采用在氢氧化钾、氢氧化钠，氯化钾等溶液中浸泡的方式来氧化活性炭，使其表面负载含氧官能团，但此类方法对活性炭的寿命影响较大，且破坏活性炭的强度，并且无法更好地兼顾活性炭脱硫、脱硝两种功能。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本申请提供一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法及方法，能够在不破坏活性炭强度的前提下，具有较好脱硫、脱硝的效果。

2、为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，包括：

4、将炭化后的生物质活性炭粉碎，得到炭化粉末；

5、按质量份将78份～82份炭化粉末、6份～8份粘结剂、12份～14份质量浓度为15％～30％的尿素-过氧化氢复合物溶液充分啮合混合后压制成柱状炭条；

6、对压制成的柱状炭条进行干燥；

7、将干燥后的柱状炭条进行高温活化，得到生物质脱硫脱硝活性炭。

8、在本发明中的方案中，尿素-过氧化氢复合物是尿素和过氧化氢间的强氢键作用产生的配合物，常温下呈白色结晶性状，尿素-过氧化氢复合物溶液中尿素与过氧化氢通过氢键的形式结合，本发明将炭化粉末、粘结剂与尿素-过氧化氢复合物溶液混合后压制成柱状炭条，会使得尿素-过氧化氢充分融入到炭条中。尿素-过氧化氢复合物会在高温下分解成尿素和过氧化氢，在高温活化工艺条件，由于过氧化氢具有氧化性和弱碱性，过氧化氢的氧化作用会使活性炭表面会生成大量的羟基、醌式羰基、吡喃酮基和苯并吡喃基等碱性含氧官能团，同时活化工艺中，在尿素、过氧化氢的作用下，活性炭的表面也会生成大量的氨基等含氮官能团。利用碱性含氧官能团和含氮官能团可对硫化物、氮氧化物等进行吸附，实现活性炭脱硫脱硝。本发明的通过将尿素-过氧化氢复合物溶液作为粘接助剂融入到炭粉中，相现有技术采用氢氧化钾、氢氧化钠，氯化钾等溶液浸泡炭条的方式，对活性炭的强度基本没有影响。

9、作为本申请上述粘结剂的进一步限定，所述粘结剂为玉米淀粉、煤焦油、沥青按质量比1:2:2的混合物。本发明粘结剂利用玉米淀粉作为粘结剂，玉米淀粉与同样为生物质碳源材料，与生物质炭化粉末有较好的相容性，不仅可增强炭化粉末的机械性能，还不会对炭化粉末活化工艺的扩孔扩容产生不利影响。

10、作为本发明上述方案的一种限定，所述尿素-过氧化氢复合物中，尿素与过氧化氢的摩尔比为1:1。尿素与过氧化氢通过氢键配合，尿素与过氧化氢的摩尔比为1:1时，其氢键利用率达到最大，复合物在常温下最为稳定。

11、作为本发明上述方案的一种改进，所述尿素-过氧化氢复合物溶液的溶剂为乙二醇、甲醇、乙醇、丙醇或水的至少一种。在该种改进中，尿素-过氧化氢复合物水溶液兼有尿素和过氧化氢的性质，一定量的水分子有利于高温分解的过氧化氢能缓慢放出氧气，与过碳酸钠等无机过氧化物相比，其性能更优越，具有活性氧含量高、在水中溶解度大、稳定性好。使用有机物溶剂，可以促进尿素-过氧化氢复合物渗入炭化后的活性炭中，有利于在活性炭浸泡中对活性炭进行分散，防止活性炭颗粒团聚，有机溶剂渗入活性炭，有利于促进活性炭的孔径变大。因此，优选地，所述尿素-过氧化氢复合物溶液的溶剂为20％～40％的乙醇水溶液。

12、进一步地，所述活化温度为750℃～850℃，活化时间为20min～40min。

13、进一步地，可在水蒸气和\或二氧化碳气氛中进行活化。

14、作为在本发明生物质活性炭的一种可选碳源，所述生物质活性炭的碳源为树木枝杆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、椰壳、果壳的至少一种。

15、将作为上述炭化方式的一种可选方案，所述炭化方法为：将碳源在氮气保护下，在210℃～250℃的温度下热解2h～3h将碳源炭化。

16、本发明的有益效果在于：

17、1.本发明将炭化粉末、粘结剂与尿素-过氧化氢复合物溶液混合后压制成柱状炭条，会使得尿素-过氧化氢充分融入到炭条中。尿素-过氧化氢复合物会在高温下分解成尿素和过氧化氢，在高温活化工艺条件，由于过氧化氢具有氧化性和弱碱性，过氧化氢的氧化作用会使活性炭表面会生成大量的羟基、醌式羰基、吡喃酮基和苯并吡喃基等碱性含氧官能团，同时活化工艺中，在尿素、过氧化氢的作用下，活性炭的表面也会生成大量的氨基等含氮官能团。利用碱性含氧官能团和含氮官能团可对硫化物、氮氧化物等进行吸附，实现活性炭脱硫脱硝。本发明的通过将尿素-过氧化氢复合物溶液作为粘接助剂融入到炭粉中，相现有技术采用氢氧化钾、氢氧化钠，氯化钾等溶液浸泡炭条的方式，对活性炭的强度基本没有影响。

18、2.本发明的一种优选的改进中，尿素-过氧化氢复合物溶液的溶剂为20％～40％的乙醇水溶液。尿素-过氧化氢复合物水溶液兼有尿素和过氧化氢的性质，尿素-过氧化氢复合物溶液促进炭粉与粘结剂的均匀混合，并且一定量的水分子有利于高温分解的过氧化氢能缓慢放出氧气，与过碳酸钠等无机过氧化物相比，其性能更优越，具有活性氧含量高、在水中溶解度大、稳定性好。使用有机物溶剂，可以促进尿素-过氧化氢复合物渗入炭化后的活性炭中，有利于在活性炭浸泡中对活性炭进行分散，防止活性炭颗粒团聚，有机溶剂渗入活性炭，有利于促进活性炭的孔径变大。

19、3.本发明将尿素-过氧化氢复合物溶液混合在炭粉中，相比现有技术采用氢氧化钾、氢氧化钠，氯化钾等溶液浸泡的方式会降低炭条强度的问题，本发明不会对活性炭的力学性能产生不利影响。

技术特征：

1.一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述粘结剂为玉米淀粉、煤焦油、沥青按质量比1:2:2的混合物。

3.根据权利要求1所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述尿素-过氧化氢复合物中，尿素与过氧化氢的摩尔比为1:1。

4.根据权利要求1所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述尿素-过氧化氢复合物溶液的溶剂为乙二醇、甲醇、乙醇、丙醇或水的至少一种。

5.根据权利要求4所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述尿素-过氧化氢复合物溶液的溶剂为20％～40％的乙醇水溶液。

6.根据权利要求1所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述活化温度为750℃～850℃，活化时间为20min～40min。

7.根据权利要求1所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，所述生物质活性炭的碳源为树木枝杆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、椰壳、果壳的至少一种。

8.根据权利要求7所述的生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，其特征在于，炭化方法为：将碳源在氮气保护下，在210℃～250℃的温度下保温2h～3h将碳源炭化。

技术总结本申请提供了一种生物质脱硫脱硝活性炭的活化处理方法，包括：将炭化后的生物质活性炭粉碎，得到炭化粉末；按质量份将78份～82份炭化粉末、6份～8份粘结剂、12份～14份质量浓度为15％～30％的尿素‑过氧化氢复合物溶液充分啮合混合后压制成柱状炭条；对压制成的柱状炭条进行干燥；将干燥后的柱状炭条进行高温活化，得到生物质脱硫脱硝活性炭。本发明将炭化粉末、粘结剂与尿素‑过氧化氢复合物溶液混合后压制成柱状炭条，会使尿素‑过氧化氢充分融入到炭条中。高温下，过氧化氢的氧化作用会使活性炭表面会生成大量含氧官能团，同时活化工艺中，在尿素、过氧化氢的作用下，活性炭的表面也会生成大量的氨基等含氮官能团，利用含氧官能团和含氮官能团可促进脱硫脱硝。技术研发人员：俞勇梅,王琳,李咸伟,陈忠和,金晓强,李小飞,宴涛,韩一明受保护的技术使用者：宁夏尼西活性炭有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5