專利名稱：一種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法，特別涉及一種對于天然水或有
機(jī)物含量高的工業(yè)污水具有良好處理效果并且具有高強(qiáng)度和高耐磨性的煤質(zhì)活性炭的制 備方法。
背景技術(shù)：
活性炭是現(xiàn)代社會(huì)生活、工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)治理中一種最有效的炭質(zhì)吸附材 料。由于煤基活性炭生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，煤基活性炭產(chǎn)品性能有了很大的改善和提高，并且隨 著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步和森林資源的逐步減少，煤基活性炭已經(jīng)顯示出其更強(qiáng)的生命力。隨著 世界工業(yè)的高速發(fā)展，活性炭的用途不斷擴(kuò)大，需求量日益增長，尤其是高品質(zhì)活性炭，市 場上的需求更加旺盛。目前，世界年生產(chǎn)活性炭不足百萬噸，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，今后幾年國 際活性炭市場的需求量仍將以每年5%以上的速度增加。 在國外，活性炭的生產(chǎn)主要集中在美國、俄羅斯、東南亞等國家的萬噸以上大型活 性炭企業(yè)，企業(yè)的規(guī)模和實(shí)力都很強(qiáng)，主要生產(chǎn)高品質(zhì)的高檔活性炭，普通活性炭由于受資 源、勞動(dòng)力和環(huán)保的制約，基本上不生產(chǎn)。然而，由于美國、歐盟等世界發(fā)達(dá)國家的不斷發(fā) 展、進(jìn)步以及人們生活水平的提高，又使他們成為世界上活性炭的應(yīng)用大國。盡管我國是世 界上活性炭的生產(chǎn)大國，但并不是活性炭的生產(chǎn)強(qiáng)國和應(yīng)用大國。我國由于企業(yè)規(guī)模小，生 產(chǎn)裝備差，技術(shù)水平低，導(dǎo)致活性炭新產(chǎn)品開發(fā)困難，產(chǎn)品品種少。 目前，活性炭在水處理行業(yè)中有廣泛應(yīng)用，然而，通常制備的煤質(zhì)活性炭在對天然 水或有機(jī)物含量高的工業(yè)污水的治理方面表現(xiàn)不佳，應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法，
在不使用粘接劑的情況下獲得對于天然水或有機(jī)物含量高的工業(yè)污水具有良好處理效果
并且具有高強(qiáng)度和高耐磨性的煤質(zhì)活性炭。 本發(fā)明的目的通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。 —種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法，包括以下步驟 (1)配料 分別選取灰分< 3重量％、揮發(fā)分30 35重量％的大同弱粘煤，以及褐煤，將上 述原煤破碎為2 10毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下配比進(jìn)行配料大同弱粘煤 75 90重量份，褐煤10 25重量份；
(2)粉碎 將步驟(1)中的配料粉碎，過200目篩；
(3)壓制 將步驟(2)中得到的粉末干壓成型，例如塊狀； [OOM] (4)預(yù)氧化及碳化
利用溫度為250 27(TC、壓力為0. 5 0. 6MPa的流動(dòng)熱空氣，對步驟(4)中得到 的成型體進(jìn)行氧化處理5 10h，然后在無氧條件下分段碳化首先以2 5°C /min的升溫 速率升溫至150 30(TC之間的任意溫度保持1 2h進(jìn)行預(yù)碳化，然后在400 55(TC下 進(jìn)一步碳化2 4小時(shí)；
(5)活化 采用兩段活化，首先在水蒸汽氣氛中于800 IOO(TC下活化1 3小時(shí)，然后在10 體積％ 30體積％的水蒸汽和70體積％ 90體積％的煙道氣構(gòu)成的混合氣氛中于800 950。C下活化10 40小時(shí)；
以及任選的精制步驟 通過酸洗除去步驟(5)所得活性炭中的大部分灰分以及重金屬等雜質(zhì)，然后水 洗。 步驟(5)中所述混合氣氛的組成為15體積％ 20體積％的水蒸汽和80體積％ 85體積％的煙道氣。 酸洗步驟中所用的酸是硫酸或磷酸。酸洗溫度為10 80°C。
本發(fā)明的制備方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)采用不同煤種混配技術(shù)，利用不同煤種的"特征初始孔隙"的特性，按不同混配 比例來改善產(chǎn)品的孔隙結(jié)構(gòu)。
(2)通過控制預(yù)氧化和碳化條件，能夠調(diào)節(jié)活性炭的吸附能力和堆比重。
(3)通過控制分段活化的氣氛、溫度和時(shí)間，能夠進(jìn)一步調(diào)控孔隙分布，提高對大
分子有機(jī)物的吸附能力。 (4)無需添加粘接劑，通過采用國產(chǎn)干法輥式壓塊機(jī)進(jìn)行干粉壓制成型能夠獲得 強(qiáng)度大于92%并且耐磨性好的活性炭產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式
下面參照實(shí)施例更具體地描述本發(fā)明。
實(shí)施例1 將大同弱粘煤和褐煤分別破碎為4 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比進(jìn)行配料大同弱粘煤80kg，褐煤20kg ;粉碎，過200目篩，混合均勻；用國產(chǎn)WZ-500干 法輥式壓塊機(jī)(河北省辛集市杰達(dá)設(shè)備有限公司)將粉末干壓成塊；用溫度為27(TC、壓力 為0. 6MPa的流動(dòng)熱空氣對成型體進(jìn)行氧化處理6h，在無氧條件下以3°C /min的升溫速率 升溫至250°C ，在該溫度下預(yù)碳化2h，然后在450°C下進(jìn)一步碳化3h ;采用兩段活化，首先在 水蒸汽氣氛中于80(TC下活化2小時(shí)，然后在20體積％的水蒸汽和80體積％的煙道氣構(gòu)成 的混合氣氛中于80(TC下活化25小時(shí)；在常溫下用20%硫酸水溶液浸泡活化產(chǎn)物，水洗。
實(shí)施例2 將大同弱粘煤和褐煤分別破碎為6 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比進(jìn)行配料大同弱粘煤75kg，褐煤25kg ;粉碎，過200目篩，混合均勻；粉末干壓成塊；
用溫度為26(TC、壓力為0. 5MPa的流動(dòng)熱空氣對成型體進(jìn)行氧化處理10h，在無氧條件下以 5°C /min的升溫速率升溫至25(TC，在該溫度下預(yù)碳化3h，然后在45(TC下進(jìn)一步碳化3h ; 采用兩段活化，首先在水蒸汽氣氛中于80(TC下活化3小時(shí)，然后在15體積％的水蒸汽和85體積％的煙道氣構(gòu)成的混合氣氛中于80(TC下活化30小時(shí)；在常溫下用20%硫酸水溶
液浸泡活化產(chǎn)物，水洗。
實(shí)施例3 將大同弱粘煤和褐煤分別破碎為6 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比進(jìn)行配料大同弱粘煤85kg，褐煤15kg;粉碎，過200目篩，混合均勻；粉末干壓成塊； 用溫度為26(TC、壓力為0. 6MPa的流動(dòng)熱空氣對成型體進(jìn)行氧化處理8h，在無氧條件下以 5°C /min的升溫速率升溫至25(TC，在該溫度下預(yù)碳化3h，然后在45(TC下進(jìn)一步碳化3h ; 采用兩段活化，首先在水蒸汽氣氛中于80(TC下活化3小時(shí)，然后在20體積％的水蒸汽和 80體積％的煙道氣構(gòu)成的混合氣氛中于80(TC下活化20小時(shí)；在常溫下用20%硫酸水溶 液浸泡活化產(chǎn)物，水洗。 經(jīng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，上述實(shí)施例中制備得到的活性炭產(chǎn)品用于處理腐殖酸、富里酸、木質(zhì) 素和丹寧含量高的天然水或者大分子有機(jī)物含量高的工業(yè)廢水均取得了良好的效果。
權(quán)利要求
一種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法，包括以下步驟(1)配料分別選取灰分＜3重量％、揮發(fā)分30～35重量％的大同弱粘煤，以及褐煤，將上述原煤破碎為2～10毫米的籽煤，烘干至水分＜8％，按照如下配比進(jìn)行配料大同弱粘煤75～90重量份，褐煤10～25重量份；(2)粉碎將步驟(1)中的配料粉碎，過200目篩；(3)壓制將步驟(2)中得到的粉末干壓成型；(4)預(yù)氧化及碳化利用溫度為250～270℃、壓力為0.5～0.6MPa的流動(dòng)熱空氣，對步驟(4)中得到的成型體進(jìn)行氧化處理5～10h，然后在無氧條件下分段碳化首先以2～5℃/min的升溫速率升溫至150～300℃之間的任意溫度保持1～2h進(jìn)行預(yù)碳化，然后在400～550℃下進(jìn)一步碳化1～4h；(5)活化采用兩段活化，首先在水蒸汽氣氛中于800～1000℃下活化1～3小時(shí)，然后在10體積％～30體積％的水蒸汽和70體積％～90體積％的煙道氣構(gòu)成的混合氣氛中于800～950℃下活化10～40小時(shí)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(3)中將所述粉末壓制成塊狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在活化步驟后還包括精制步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述精制步驟為酸洗脫灰、除雜，然后水洗。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述酸洗所用的酸是硫酸，酸洗溫度為20 80°C。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(5)中所述混合氣氛的組成為15體積％ 20體 積％的水蒸汽和80體積％ 85體積％的煙道氣。
全文摘要
提供一種制備水處理用煤質(zhì)活性炭的方法，在不使用粘接劑的情況下通過采用不同煤種混配技術(shù)、控制碳化以及分段活化的條件，能夠獲得對于天然水或有機(jī)物含量高的工業(yè)污水具有良好處理效果并且具有高強(qiáng)度和高耐磨性的煤質(zhì)活性炭。
文檔編號B01J20/30GK101700489SQ20091026030
公開日2010年5月5日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者康博宇, 康明, 康紅, 李治果, 賀守印, 賀海洋, 魏樹超, 魏鑫 申請人:康明