[發(fā)明專利]一種球形成型活性炭及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910031228.6
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101531364A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董寅生;吳玉玲;郭超;盛曉波;儲成林;林萍華
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 李紀(jì)昌

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境凈化和污染物治理領(lǐng)域，尤其涉及一種球形成型活性炭及其制備方法。

二、背景技術(shù)

活性炭具有大的比表面積，吸附能力強、化學(xué)穩(wěn)定性好，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工、環(huán)保等領(lǐng)域。在環(huán)境工程中，可在水凈化和空氣凈化中得到應(yīng)用。粉末活性炭是工業(yè)上常用的一種炭質(zhì)吸附劑，但由于其體積大、堆密度小，造成其質(zhì)量吸附量較大而換算為體積吸附量卻較小，而且粉末活性炭在進(jìn)行水凈化時難分離，易流失，回收困難；用于空氣凈化時，易產(chǎn)生粉塵，因此其應(yīng)用受到極大的限制。將粉末活性炭制成一定的形狀，如圓柱狀、杯狀、板狀等，稱為成型活性炭。與粉末活性炭相比，成型活性炭具有較大的尺寸和一定的形狀，有較高的堆密度與強度，且無粉塵污染。雖然成型活性炭較高的密度與較大的尺寸，以及粘接成型工藝，會導(dǎo)致其比表面積有一定損失，即單位質(zhì)量表面積低于粉末活性炭，但由于密度提高，單位體積表面積要高于粉末活性炭。在儲藏運輸過程中，密度大、單位體積表面積高的成型活性炭更具優(yōu)勢。成型活性炭不僅具有高的凈化效率，同時給活性炭回收、再生，以及裝置制造和維修帶來極大方便。成型活性炭的強度和可加工性，也有利于滿足不同行業(yè)的多種用途，所以，成型活性炭作為新一代的功能材料逐漸得到發(fā)展。

實際應(yīng)用中，對于成型活性炭來講，除了吸附性能外，強度是決定其應(yīng)用性能的一個非常重要的指標(biāo)。強度不夠可導(dǎo)致成型活性炭在使用過程中斷裂、掉屑、再生過程中的損失大等問題。

制備成型活性炭包括3個步驟：制備成型體、炭化以及活化。不同的制備方法根據(jù)其條件和要求的不同，可以省略其中的1～2個步驟。根據(jù)3個步驟的不同，目前的制備方法大致可分為3類：①直接將具有設(shè)定形狀和尺寸的木材等天然植物炭化活化；②用粘結(jié)劑將碳質(zhì)前驅(qū)體原料粘結(jié)成型，然后炭化，視需要可進(jìn)一步進(jìn)行活化；③采用粘結(jié)劑將粉末活性炭或活性碳纖維粘結(jié)成型，然后對粘接劑進(jìn)行處理，保證成型炭的整體性能穩(wěn)定。

用粘結(jié)劑將粉末活性炭粘結(jié)劑成型，根據(jù)所用粘結(jié)劑的不同，可分為兩類，即有機類和無機類。采用有機粘結(jié)劑成型時，較易得到比表面積較高的成型活性炭，但是其機械強度不是很好。以無機類物質(zhì)作為粘結(jié)劑，可以大幅提高成型活性炭的機械強度，但是若其添加量較少，則不能成型；而添加量過多，又會導(dǎo)致成型活性炭中炭含量減少，比表面積下降，降低吸附性能。另一方面，目前所研究的成型活性炭，基本都是用水溶性粘結(jié)劑成型，在活性炭吸附一定的水分后，其強度會發(fā)生顯著降低，成型活性炭的強度優(yōu)勢也就會失去。

三、發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明針對上述活性炭應(yīng)用和成型活性炭制備存在的問題，提供了一種球形成型活性炭及其制備方法，以克服現(xiàn)有活性炭產(chǎn)品的缺點，提供具有更好的吸附和脫吸附性能的活性炭產(chǎn)品。

技術(shù)方案：一種球形成型活性炭，該成型活性炭是由無機粘結(jié)劑硅溶膠和均為粉末狀的活性炭、凹凸棒土、膨潤土組成，上述粉狀材料按質(zhì)量百分比的組成為：活性炭30～80％、膨潤土10～60％、凹凸棒土10～60％，無機粘結(jié)劑硅溶膠占粉狀材料總質(zhì)量的4～15％，所述硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量濃度為15％～50％。

一種制備球形活性炭材料的方法，制備步驟為：稱取占粉狀材料總質(zhì)量30～80％的粉末活性炭、10～60％的膨潤土、10～60％凹凸棒土，混合均勻；按硅溶膠占粉狀材料總質(zhì)量的4～15％配制硅溶膠溶液，所述硅溶膠中二氧化硅的質(zhì)量濃度為15％～50％；將上步配制的硅溶膠溶液與粉狀材料混合物攪拌混勻制成軟材，用擠出機擠成直徑相同、光滑致密的條狀物，然后按長度為條狀物直徑2/3的尺寸切成段，將切割成的物料置于滾圓機內(nèi)滾制成球，采用擠出-滾圓工藝制球，得到直徑φ5～12mm的球形顆粒；將球形顆粒進(jìn)行干燥處理，在320～400℃焙燒處理30～180min，得到球形成型活性炭。

有益效果：

(1)球形成型活性炭采用無機粘結(jié)劑制備，其抗壓強度高，耐壓、耐磨損性好，可防止活性炭碎屑、粉末的掉落；

(2)無機粘結(jié)劑固化后不再具有水溶性，遇水后不會發(fā)生軟化，仍能保持較高的強度；

(3)該活性炭外表為球形，表面光滑，耐磨性好，填充密度高，顆粒分布和孔隙均勻，流體流動阻力小，有利于對其流體等參數(shù)的控制。

四、附圖說明

圖1為球形成型活性炭的外觀形貌圖。

五、具體實施方式