一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法与流程

本发明涉及吸附材料制备领域，具体涉及一种高稳定性高纯度的木质活性炭的制备方法。

背景技术：

1、活性炭又称为炭黑，具有无定形碳和晶体碳两种形态，其中含有碳、氮、氧等物质，以及杂质灰分，为一种比表面积大、价格低廉、吸附作用强的多孔结构物质，应用广泛，具有污水治理、空气净化除味等多种用途；能吸附可溶性物质，滤去不可溶性物质，具有吸附溶剂、烟气等工业废弃物的能力；

2、而目前的活性炭存在质量不高的问题，活性炭的吸附能力的表现之一为比表面积大，接触面积多进而吸附能力强，而灰度高和挥发分高会导致固定碳含量低，杂质灰分可分为酸溶物和碱溶物，由金属氧化物以及氧化钾、氧化钙、氧化镁、五氧化二磷等非金属氧化物等物质组成，容易堵塞活性炭的孔隙，降低活性炭与污染物的吸附接触面积，并会影响活性炭的稳定性，进而影响活性炭的吸附性能；其中煤质活性炭的灰分含量一般在10％-30％之间，

3、虽然活性炭具有一定的酸碱中和能力，能耐酸耐碱，且具有一定的耐温性能，但并不适用于高温高酸碱环境，其结构和吸附性能容易被破坏，循环性能也会变差，因此容易限制其在高温废气废水、酸液废水和碱液废水的应用；

4、专利cn202111044033.2通过掺杂介孔二氧化硅小球形成复合吸附剂来改善活性炭的耐高温性能和吸附性能，但该方法并未从根源上改善活性炭的性能。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法。

2、本发明的技术内容如下：

3、本发明提供一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，包含以下步骤：

4、步骤1：将泥炭、不粘煤和半无烟煤按质量比1:5-7:3-5混合后球磨得到煤粉体，球磨粒度为400-500目，再混合改性椰壳后进行压制成型，混炼得到炭材料，之后进行去灰除杂得到活性炭前驱体；其中改性椰壳的添加量为煤粉体质量的20-30％；

5、所述改性椰壳的制备为将椰壳进行粉碎过筛后加入以31-40g/100ml加入质量比为11-15:15-17的冰醋酸和油酸的混合溶液中搅拌混匀后在温度为50-60℃下加热40-60min，然后烘干得到；

6、所述改性椰壳为进行复合酸改性与煤粉体混合能通过改善机械性能和吸附性能进而增加稳定性和降低灰分；

7、所述混炼为在温度为500-600℃后保温30-40min；

8、所述去灰除杂为将炭材料以0.6-0.8g/ml浸入溶液中40-50min得到悬浮液，进行超声后先高速旋转再低速离心；

9、所述溶液为含有40-50wt％的质量比为1-3:3的单宁酸和油酸的水溶液；

10、所述去灰除杂中酚化合物能溶解活性炭中的灰分，并与金属离子发生螯合反应，十二烷基硫酸钠能降低炭材料与液体接触的表面张力，促使灰分脱离和溶解，并通过物理能量促进溶液与灰分的进一步反应，并将灰分完全脱离炭材料；

11、所述超声的频率为50-60khz，时间为30-40min；

12、所述高速旋转为在搅拌速率为2000-3000rpm下搅拌10-20min，低速离心为在速率为200-300rpm离心60-80min；

13、步骤2：将活性炭前驱体在氮气氛围下置于溶液蒸汽中反应活化后干燥得到活性炭；

14、所述溶液蒸汽为聚醚多元醇溶液蒸汽；

15、所述活化为将前驱体先低温后高温反应；

16、所述低温为在温度为200-250℃反应11-15min，高温为在温度为400-500℃下反应8-12min；

17、所述活化通过热能促使聚醚多元醇渗入活性炭中反应，增加醚基等官能团，进而增加活性炭的耐酸碱性能；

18、本发明的有益效果：本发明提供一种制备高纯度高稳定性的活性炭的制备方法，将灰分含量较高的煤料与改性椰壳混合，混炼后得到的炭材料进行化学脱灰和物理脱灰，去除杂质灰分的同时对炭材料进行初步活化，能将灰分含量降至最低，并用醚醇通过热能活化，促使活性炭表面改性，提高活性炭的表面性能进而提高其稳定性，得到的活性炭耐高温、耐酸碱性能强，且纯度高。

技术特征：

1.一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述改性椰壳的制备为将椰壳进行粉碎过筛后加入以31-40g/100ml加入质量比为11-15:15-17的冰醋酸和油酸的混合溶液中搅拌混匀后在温度为50-60℃下加热40-60min，然后烘干得到。

3.根据权利要求1所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述混炼为在温度为500-600℃后保温30-40min。

4.根据权利要求1所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述去灰除杂为将炭材料以0.6-0.8g/ml浸入溶液中40-50min得到悬浮液，之后进行超声后先高速旋转再低速离心。

5.根据权利要求4所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述溶液为含有40-50wt％的质量比为1-3:3的单宁酸和十二烷基硫酸钠的水溶液。

6.根据权利要求4所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述超声的频率为50-60khz，时间为30-40min。

7.根据权利要求4所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述高速旋转为在搅拌速率为2000-3000rpm下搅拌10-20min，低速离心为在速率为200-300rpm离心60-80min。

8.根据权利要求1所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述溶液蒸汽为聚醚多元醇溶液蒸汽。

9.根据权利要求1所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述活化为将前驱体先低温后高温反应。

10.根据权利要求9所述的一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，其特征在于，所述低温为在温度为200-250℃反应11-15min，高温为在温度为400-500℃下反应8-12min。

技术总结本发明涉及吸附材料制备领域，具体公开一种高稳定性高纯度的煤质活性炭的制备方法，具体包含以下步骤：步骤1：将泥炭、不粘煤和半无烟煤混合后球磨得到煤粉体，再混合改性椰壳后进行压制成型，混炼得到炭材料，之后进行去灰除杂得到活性炭前驱体；步骤2：将活性炭前驱体在氮气氛围下置于溶液蒸汽中反应活化后干燥得到活性炭；本发明制备方法通过将煤料与改性椰壳混合，并通过化学和物理脱灰将灰分含量降至最低，并用醚醇通过热能活化，提高活性炭的表面性能进而提高其稳定性，得到的活性炭耐高温、耐酸碱性能强，且纯度高。技术研发人员：韩初榆,韩琍君受保护的技术使用者：广东韩研活性炭科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20