[發明專利]從垃圾熱解固體制備活性炭和氧化物復合吸附材料的方法

無效

• 申請號: 201210003979.9
• 申請日: 2012-01-05
• 公開（公告）號: CN102515161A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 謝素原;李悅;黃榮彬;林水潮;鄭蘭蓀
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10;B01J20/20
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種活性炭和氧化物復合吸附材料，尤其是涉及一種從垃圾熱解固體制備活性炭和氧化物復合吸附材料的方法。

背景技術

隨著全球人口的不斷增長、科學技術的迅速發展以及城市化進程的加速，垃圾產量成倍增加，成分日趨復雜。這一發展變化使得城市生活垃圾問題更加復雜，垃圾的處理也就更加困難。生活垃圾熱解技術在這樣的情況下得到快速發展并逐步得到認可。在無氧或缺氧條件下，加熱垃圾，使其中的有機物轉變為分子量不同的小分子物質和固態含碳物質，產物主要包括氣態燃氣、液態焦油和固態殘余物三種，這是一種非常有效且低污染的資源化處理方式。目前，垃圾熱解的氣、液兩相物質都具有較好的應用前景，固態殘余物則因其成分復雜，尚未得到具有較高附加值的產品開發和利用。

活性炭作為一種常見的吸附材料，廣泛應用于食品加工、藥物精制、化學工業、環境治理等方面。隨著經濟的發展和環境污染問題的突出，其需求不斷增長，價格也穩步提高。活性炭的原料主要是煤和含有較高碳含量的生物質原料，如木材、果殼、稻桿等。在能源緊張的今天，煤主要還是作為能源來使用，而生物質材料則由于自然資源的限制難以得到大規模的生產。在這種情況下，尋找新的、可持續發展的生產活性炭的原料顯得非常迫切，而城市生活垃圾殘余物是一種新的待開發含碳固體物質，如果能將垃圾熱解的殘余物用于制備活性炭或其復合吸附材料，不僅解決了活性炭的來源問題，而且能對垃圾熱解殘余物進行有效地再利用。同時生產活性炭需要的活化劑能夠從熱解過程中得到，既降低了成本，又能完善生活垃圾熱解處理過程的產物循環利用體系。

中國專利CN101104141公開一種從煤矸石制備活性炭-氧化物復合吸附材料及聚硅鋁的工藝方法，通過在隔絕空氣的情況下適度高溫活化煤矸石原料，再經堿浸、酸浸、洗滌、干燥等工藝步驟制得活性炭、氧化物復合吸附材料，與此同時將堿浸液與酸浸液再調配制得聚硅鋁水處理劑。

中國專利CN101940910A公開一種磁分離型復合吸附材料，由納米Fe₃O₄與活性炭纖維組成。該材料為利用常規有機溶劑為反應介質并通過簡單的低溫溶劑熱體系控制合成鐵氧化物納米復合纖維材料。可作為磁分離型吸附材料用于廢水中有機或無機污染物的吸附凈化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種方法簡單、成本低廉、生產過程清潔、可用于工業化生產、其殘余物具有較高附加值、可完善生活垃圾熱解處理的產業鏈的從垃圾熱解固體制備活性炭和氧化物復合吸附材料的方法。

本發明的技術方案是以生活垃圾熱解后的固體殘余物為原料，以水蒸氣及二氧化碳為活化劑。

本發明包括以下步驟：

1)將垃圾固體殘余物中的大顆粒的固體物質，用篩分方法去除，利用細破機對篩分后的固體產物進行破碎；

2)將經破碎篩分處理的殘余物加熱，降溫后取出；

3)以水蒸氣和二氧化碳為活化劑，對碳化物的殘余物進行活化，得活性炭和氧化物復合吸附材料。

在步驟1)中，所述垃圾固體殘余物中的大顆粒的固體物質包括石塊、玻璃塊等；所述細破機破碎后可再次過篩，得到顆粒度≤0.5mm的殘渣。

在步驟2)中，所述加熱的方法可將經破碎篩分處理的殘余物放入瓷舟，送入石英玻璃管中，并保持玻璃管腔體的惰性氣氛，利用管式爐進行加熱炭化，加熱炭化的溫度可為400～700℃，加熱炭化的時間可為0.5～4h；所述加熱炭化的溫度最好為600℃，加熱炭化的時間最好為2.5h。

在步驟3)中，所述活化的具體方法可為：將經過炭化處理的殘余物和水分別裝入瓷舟，一起送入石英玻璃管中，保持玻璃管腔體的惰性氣氛，利用管式爐進行加熱，溫度控制在700～1000℃，通入二氧化碳，二氧化碳的流量控制在50～300ml/min，持續時間為0.5～2h；所述水和殘余物的質量比為(1～4)∶1；所述通入二氧化碳最好是在850℃時通入二氧化碳，維持1h。

對所制備的活性炭和氧化物復合吸附材料的組成、結構和性質可通過BET檢測比表面積和孔徑分布，考察亞甲基藍的吸附效果。在所述活性炭和氧化物復合吸附材料中，活性炭含量約為20％，其余為氧化物，所述氧化物主要有氧化鈣、氧化硅、氧化鐵等。