專利名稱：一種深度凈化飲用水的活性炭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭及其制備方法，特別涉及一種深度凈化飲用水的活性炭及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國是目前世界上最貧水的13個國家之一，據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織最新公布的 《中國環(huán)境績效評估》報(bào)告，目前流經(jīng)中國城市的超過75%的水體不適合飲用，30%以上的檢測河流水質(zhì)屬于劣V類。隨著工業(yè)發(fā)展，城市生活飲用水水源受污染程度日益加劇，同時隨著生活水平的提高，人們對飲用水質(zhì)的要求以及飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。活性炭由于具有巨大的比表面積及發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，因此對水中溶解態(tài)有機(jī)物如酚類化合物等具有較強(qiáng)的吸附能力，適用于飲用水深度凈化。國內(nèi)尚無用于飲用水深度凈化的專用活性炭。而市場采用的活性炭產(chǎn)品主要有兩類，即由柱狀活性炭破碎制成，或者采用原煤直接破碎活性炭，這兩類產(chǎn)品用于飲用水深度處理均存在難以解決的弊端。未能完全達(dá)到生活飲用水凈化處理用活性炭的標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)制備柱狀活性炭通常采用的工序是1、磨粉，將原料煤經(jīng)磨粉機(jī)進(jìn)行磨粉； 2、壓條成型，將煤粉、煤焦油(粘結(jié)劑)和少量水?dāng)嚢?、混合、壓條成型；3、炭化，將成型料炭化；4、活化，將炭化料加入斯列普爐進(jìn)行活化；5、破碎，將活化后的柱狀活性炭破碎(篩分成不定型顆粒活性炭用于飲用水凈化)。(公開號GK87100558)生產(chǎn)柱狀活性炭存在以下問題1、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，破碎得率低，生產(chǎn)成本相對高昂；2、由于必須使用煤焦油等作為黏結(jié)劑，因此也使得煤焦油資源不能有效利用，生產(chǎn)過程對環(huán)境影響大。國內(nèi)制備原煤直接破碎活性炭的工序是1、破碎，將原料煤破碎成產(chǎn)品所要求的粒度顆粒(粒度范圍為l-8mm) ；2、炭化或煅燒；3、活化，將破碎原煤直接活化，或?qū)⑻炕褵蟮拿哼M(jìn)行活化。(專利號ZL97111096. 4)( 一種用無煙煤制造的不定型顆粒活性炭及其制造方法)。該方法生產(chǎn)的原煤直接破碎活性炭存在堆比重輕、機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。以上兩種方法制備的活性炭，用于飲用水深度凈化，很難在較長使用壽命的的條件下，提供達(dá)標(biāo)的飲用水。國內(nèi)尚未有飲用水深度凈化專用活性炭，國外，飲用水凈化主要采用壓塊破碎活性炭。飲用水深度凈化活性炭的評價指標(biāo)主要指碘值、亞甲藍(lán)吸附值、強(qiáng)度、對比重、漂浮率等，以確定活性炭吸附性能和物化性能的優(yōu)劣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種深度凈水用活性炭及其制備方法。本發(fā)明提供的一種深度凈水用活性炭的制備方法，包括如下步驟(1)弱粘煤經(jīng)破碎和磨粉后與添加劑混合得混合料；所述混合料經(jīng)壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KCl和KNO3中至少兩種；
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(2)將所述壓塊料進(jìn)行炭化得炭化產(chǎn)物；(3)所述炭化產(chǎn)物經(jīng)活化后即得所述活性炭。本發(fā)明提供的制備方法通過加入所述添加劑，在活化過程中可促進(jìn)孔的發(fā)育，使活性炭產(chǎn)品中的孔結(jié)構(gòu)可以更有效的吸附水中的有機(jī)物分子。上述的制備方法中，所述添加劑與所述弱粘煤的質(zhì)量份數(shù)比可為(0-1.5) 100， 但所述添加劑的量不為零，具體可為0. 1 100,0. 15 100或1.05 100。上述的制備方法中，步驟(1)中所述壓塊成型的壓力可為20MPa-50MPa，具體可為 20MPa、30MPa 或 50MPa。上述的制備方法中，步驟( 中所述炭化終溫可為550°C _650°C，具體可為550°C、 600°C或650°C ；所述炭化的時間可為2小時-5小時，具體可為2小時、3小時或5小時，所述炭化的升溫速率可為4°C /min-10°C /min，具體可為4°C /min、6°C /min或10°C /min。上述的制備方法中，步驟(3)中所述活化的溫度可為800°C _950°C，具體可為 850°C、900°C或950°C;所述活化的時間可為4小時-8小時，具體可為4小時、6小時或8小時；步驟(3)中所述活化可在多膛爐中進(jìn)行。本發(fā)明還提供了由上述方法制備的活性炭。本發(fā)明提供的制備方法的工藝流程簡單、運(yùn)行成本低，并且制備出的壓塊活性炭產(chǎn)品具有得率高、機(jī)械強(qiáng)度高、吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，非常適用于飲用水深度凈化；本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)制備方法本發(fā)明通過將定量添加劑加入原料煤粉中，通過壓塊成型、炭化、 活化等過程制得，工藝易于實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行成本較柱狀性活性炭生產(chǎn)工藝低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。(2)產(chǎn)品性能本發(fā)明制備的活性炭具有吸附容量大、機(jī)械強(qiáng)度好、堆比重高等特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的飲用水深度凈化的的專用活性炭；本方法采用多膛爐活化，制備的產(chǎn)品，性能好且質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品得率高。(3)工業(yè)應(yīng)用相對與市場現(xiàn)有的飲用水深度凈化活性炭，該產(chǎn)品具有專向用于飲用水凈化的功能。實(shí)現(xiàn)此類專用產(chǎn)品的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，是解決中國目前飲用水安全并滿足我國逐年提高的飲用水凈化需求。綜上，本發(fā)明提供的活性炭具有應(yīng)用水深度凈化專用功能，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為功能型活性炭系列產(chǎn)品添加了新的產(chǎn)品；本發(fā)明提供的制備方法簡單，工業(yè)上具有可操作性， 屬于低成本，高性能產(chǎn)品，具有較大的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例1、深度凈水用活性炭的制備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然后經(jīng)過球磨機(jī)制粉得到粉料， 磨粉后的粒度達(dá)到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與NaOH和KCl混合均勻的混合粉料，其中NaOH、 KCl與弱粘煤的質(zhì)量份數(shù)比為0.1 0.05 100，利用對輥高壓成型設(shè)備對混合粉料在 20MI^壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得壓塊料；
(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內(nèi)進(jìn)行炭化得炭化料，炭化終溫為550°C，炭化時間為5小時，控制升溫速率為4°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為850°C，活化時間為8小時，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆?；钚蕴慨a(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。實(shí)施例2、深度凈水用活性炭的制備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然后經(jīng)過球磨機(jī)制粉得到粉料， 磨粉后的粒度達(dá)到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與NaOH和KNCV混合均勻的混合粉料，其中NaOH、 和KNO3與弱粘煤的質(zhì)量份數(shù)比為0.05 0.05 100，利用對輥高壓成型設(shè)備對混合粉料在30MI^壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得壓塊料；(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內(nèi)進(jìn)行炭化得炭化料，炭化終溫為650°C，炭化時間為2小時，控制升溫速率為10°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為950°C，活化時間為4小時，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆?；钚蕴慨a(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。實(shí)施例3、深度凈水用活性炭的制備(1)破碎和磨粉將弱粘煤破碎為5_7mm的粒度，然后經(jīng)過球磨機(jī)制粉得到粉料， 磨粉后的粒度達(dá)到99%以上通過200目；(2)壓塊成型將上述得到的粉料與KOH和NaNO3混合均勻的混合粉料，其中KOH 和NaNO3與弱粘煤的質(zhì)量份數(shù)比為1.0 0.05 100，利用對輥高壓成型設(shè)備對混合粉料在50MI^壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得壓塊料；(3)炭化將上述的得到的合格粒度的壓塊料在多膛爐內(nèi)進(jìn)行炭化得炭化料，炭化終溫為600°C，炭化時間為3小時，控制升溫速率為6°C /min ；(4)活化將炭化料用多膛爐活化，活化溫度為900°C，活化時間為6小時，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆?；钚蕴慨a(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。(按國標(biāo)檢測)表1國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級品凈水活性炭與實(shí)施例1-3制備的活性炭的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種深度凈水用活性炭的制備方法，包括如下步驟(1)弱粘煤經(jīng)破碎和磨粉后與添加劑混合得混合料；所述混合料經(jīng)壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少兩種；(2)將所述壓塊料進(jìn)行炭化得炭化產(chǎn)物；(3)所述炭化產(chǎn)物經(jīng)活化后即得所述活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述添加劑與所述弱粘煤的質(zhì)量份數(shù)比為(0-0. 15) 100，但所述添加劑的量不為零。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述壓塊成型的壓力為 20MPa-50MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于步驟O)中所述炭化終溫為 5500C -650°C;所述炭化的時間為為2小時-5小時，所述炭化的升溫速率為4°C /min-10°C /mirio
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述活化的溫度為 8000C -9500C ；所述活化的時間為4小時-8小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述活化在多膛爐中進(jìn)行。
7.權(quán)利要求1-6中任一所述方法制備的活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深度凈化飲用水的活性炭及其制備方法。該方法包括如下步驟(1)弱粘煤經(jīng)破碎和磨粉后與添加劑混合得混合料；所述混合料經(jīng)壓塊成型得壓塊料；所述添加劑選自NaOH、KOH、NaNO3、KNO3和KCl中至少兩種；(2)將所述壓塊料進(jìn)行炭化得炭化產(chǎn)物；(3)所述炭化產(chǎn)物經(jīng)活化后即得所述活性炭。本發(fā)明提供的活性炭具有應(yīng)用水深度凈化專用功能，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，為功能型活性炭系列產(chǎn)品添加了新的產(chǎn)品；本發(fā)明提供的制備方法簡單，工業(yè)上具有可操作性，屬于低成本，高性能產(chǎn)品，具有較大的經(jīng)濟(jì)價值和社會意義。
文檔編號C01B31/08GK102432005SQ20111028353
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者傅翔, 吳濤, 孫仲超, 文芳, 李蘭廷, 李艷芳, 李雪飛, 梁大明, 熊銀武, 王鵬, 董衛(wèi)果 申請人:煤炭科學(xué)研究總院