專利名稱：造紙制漿黑液濃縮炭化生產活性炭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明專利涉及一種活性炭的生產方法，特別是以造紙制漿黑液為原料，經(jīng)過濃縮和炭化來生產活性炭的方法。
背景技術：
活性炭是用木材、木屑、果殼、煤炭等多種原料經(jīng)炭化和活化過程制成的黑色多孔顆粒，是由微晶炭和無定型炭構成?；钚蕴孔罟爬献钪匾墓I(yè)吸附劑之一，其最大特點是具有發(fā)達的孔隙結構和巨大的比表面積(500-3000m2/g)，由于它具有獨特的孔隙結構和表面官能團(如羧基、羰基、羥基、內酯等)，對氣體、溶液中的有機或無機物質以及膠體顆粒等有很強的吸附能力.活性炭具有足夠的化學穩(wěn)定性，具有機械強度及耐酸、耐堿、耐熱、不溶于水和有機溶劑的特性，具有使用失效后容易再生的特性，使它在各行各業(yè)有著廣泛而重要的用途，被廣泛應用于制藥、化工、食品、加工、冶金工業(yè)、農業(yè)等各個領域。20世紀70年代前，活性炭在國內的應用主要集中于制糖、制藥和味精工業(yè)；后來又擴展到水處理和環(huán)保等行業(yè)；20世紀90年代，除以上領域外，擴大到溶劑回收、食品飲料提純、空氣凈化、脫硫、載體、醫(yī)藥、黃金提取、半導體應用、電能貯存、氫氣貯存等領域，目前，歐美國家正在展開藥用活性炭的研究。
活性炭制備方法主要有物理活化法和化學活化法。(1)物理活化法將炭化材料在高溫下用水蒸氣、二氧化碳或空氣等氧化性氣體與炭材料發(fā)生反應，使炭材料中無序炭部分氧化刻蝕成孔，在材料內部形成發(fā)達的微孔結構。炭化溫度一般在600℃，活化溫度一般在800～900℃之間，因為依賴氧化碳原子形成孔隙結構故活化收率不高，且活化溫度較高，需先炭化再活化。(2)化學活化法化學活化是通過選擇合適的活化劑，把活化劑與原料混合后直接活化一步可制得活性炭。按活化劑不同分ZnCl2法、KOH法、H3PO4法。ZnCl2活化法在我國是最主要的生產活性炭的化學方法，主要以木屑為原料采用回轉爐或平板法制備。以KOH為活化劑制取活性炭始于20世紀70年代，國內近幾年在這方面的報道較多，采用石油焦、煤瀝青、核桃殼為原料，用NaOH、KOH等堿金屬或堿金屬化合物作活化劑制得比表面積為3000～3600m2/g的活性炭。H3PO4法活化所需的溫度低一般在300～350℃，生產成本低，美國工業(yè)生產活性炭多采用H3PO4法。
我國是世界活性炭生產大國之一，我國活性炭2002年年產量已突破21萬t，取代美國(15-17萬t)成為世界第一活性炭生產大國；活性炭出口量也逐年上升，2002年出口15萬t，已穩(wěn)居世界首位。但是，由于采用煤炭和瀝青生產活性炭的技術要求高，我國的活性炭的生產仍然以木材、木屑和木材邊料為主，活性炭發(fā)展一定程度受木材資源的限制。為此，尋找生產活性炭的新的原料，探索生產活性炭的新方法，對進一步發(fā)展我國活性炭工業(yè)具有重要意義。
黑液是在化學制漿過程中，木片經(jīng)過(堿)蒸煮和過濾，得到纖維物質后剩余的黑色液體。黑液的顏色深黑，COD達到幾萬mg/l，是造紙廠污水的主要來源。黑液中含有木質素、纖維素、半纖維素等有機物質，同時含有NaOH、Na2CO3等堿性化學物質。文獻[1，2，3]利用黑液作為碳源來制備活性炭進行研究，它們的制備方法都是采取加入酸性物質使黑液中的木質素沉淀，過濾分離得到木質素，再對木質素進行炭化處理，得到木炭粉，木炭粉經(jīng)過化學活化得到活性炭。

圖1是其工藝流程圖。

發(fā)明內容
造紙制漿黑液濃縮炭化生產活性炭是一種生產活性炭的方法。該方法利用造紙制漿黑液中含有木質素、纖維素、半纖維素等可以制備木炭的有機物質，同時含有NaOH、Na2CO3等可以使木炭形成多孔結構的堿性化學物質的特點，采取熱分解手段，使黑液炭化，并形成多孔疏松結構的活性炭。本處理方法的順序過程為稀黑液經(jīng)過蒸發(fā)，得到濃黑液；濃黑液轉移到炭化爐中進行炭化，炭化溫度在500～800℃，黑液在炭化爐內的停留時間為10-90分鐘，炭化后，得到含堿的固體焦炭；含堿固體焦炭內含有能溶于水的NaOH、Na2CO3、Na2S等堿性物質，經(jīng)過熱水浸泡、洗脫、過濾，得到濕木炭粉和堿性溶液；濕木炭粉經(jīng)過干燥后得到活性炭。其工藝流程如圖2。
造紙制漿黑液濃縮炭化法生產活性炭的本質特征是以黑液為原料，經(jīng)過對稀黑液進行蒸發(fā)濃縮后，對濃黑液進行炭化處理，再經(jīng)過洗脫、過濾和干燥，得到活性炭產品。炭化溫度在500～800℃。處理過程順序經(jīng)過濃縮、炭化、洗脫、過濾、干燥五個主要工序。
與當前的黑液酸析法(既木質素沉淀法)相比較，其明顯的區(qū)別是(1)黑液酸析法采取加酸，降低黑液的堿性，使木質素沉淀的手段；而黑液濃縮炭化法，采取對稀黑液進行蒸發(fā)濃縮的手段，不需要加入酸性物質，不需要分離出木質素；(2)在炭化活化過程中，黑液酸析法需要加入一定的化學試劑，以便獲得高的比表面積；而黑液濃縮炭化法，依靠黑液自身內存在有NaOH、Na2CO3、Na2S等堿性物質，不需要添加化學試劑也得到高比表面積的產品。采取造紙制漿黑液濃縮炭化法生產活性炭，活性炭得率為干燥固體黑液質量的8～15％，比表面積500-1200m2/g。
具體實施例方式本處理方法的順序過程為稀黑液經(jīng)過蒸發(fā)，得到濃黑液；濃黑液轉移到炭化爐中進行炭化，炭化溫度在500～800℃，黑液在炭化爐內的停留時間為10-90分鐘，炭化后，得到含堿的固體焦炭；含堿固體焦炭內含有能溶于水的NaOH、Na2CO3、Na2S等堿性物質，經(jīng)過熱水浸泡、洗脫、過濾，得到濕木炭粉和堿性溶液；濕木炭粉經(jīng)過干燥后得到活性炭。其工藝流程如圖2。
參考文獻1.路祺 李海朝 于鋼，針葉材造紙蒸煮黑液木質素制備活性炭，林產化工通訊，2005.3.1-4.
摘要以針葉材造紙蒸煮黑液中木質素為原料進行了活炭制備實驗。探討了不同活化時間、活化溫度、磷料比對制備活性炭性能的影響。結果表明針葉材造紙蒸煮黑液中木質素可以作為一種制備活性炭的優(yōu)良原料，優(yōu)化條件為活化溫度為550~C，磷料比為4.5∶1，活化時間為40min，制得的活性炭亞甲基藍吸附值可達到195mL/g，碘吸附值為656mL/g，得率為40.75％。因素影響順序依次為活化溫度＞磷料比＞活化時間。
2.路祺 錢學仁 于鋼等，造紙黑液木素制備活性炭，紙和造紙，2005.2.61-63摘要本文針對針葉材蒸煮黑液中木素的提取，及其用于活性炭的制備進行了研究，并對實驗所得活性炭的性能進行了分析。著重探討了活化時間、活化溫度、料比諸因素對活性炭吸附性能影響，其順序依次為活化溫度＞料比＞活化時間。結果表明，造紙黑液中的木素可以作為制備活性炭的優(yōu)良原料。
3.田永淑，草漿木質素制活性炭，中國資源綜合利用，2000.10.8-9.
摘要本文闡述了利用革漿造紙黑液酸析本質素制活性炭的工藝過程的最佳工藝條件。
權利要求
1.一種活性炭的生產方法，特別是以黑液為原料，經(jīng)過濃縮和炭化來生產活性炭的方法。其本質特征是以黑液為原料，經(jīng)過對稀黑液進行蒸發(fā)濃縮后，對濃黑液進行炭化處理，再經(jīng)過洗脫、過濾和干燥，得到活性炭產品；炭化溫度在500～800℃，炭化時間10-90分鐘；處理過程順序經(jīng)過濃縮、炭化、洗脫、過濾、干燥五個主要工序。
全文摘要
一種活性炭的生產方法，特別是以造紙制漿黑液為原料，經(jīng)過濃縮和炭化來生產活性炭的方法。該方法利用造紙制漿黑液中含有木質素、纖維素、半纖維素等可以制備木炭的有機物質，同時含有NaOH、Na
文檔編號C01B31/00GK101045535SQ20061002064
公開日2007年10月3日 申請日期2006年3月30日 優(yōu)先權日2006年3月30日
發(fā)明者農光再, 牙啟康, 李許生, 羅幫, 門傳波 申請人:農光再