[發明專利]一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭

有效

• 申請號: 201410028954.3
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103769047A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 王睿;鐘小華;劉立炳
• 申請（專利權）人: 東風商用車有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司 42215
• 代理人: 王健;劉牧

技術領域

本發明涉及成型活性炭，屬于炭材料領域，尤其涉及一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭，具體適用于降低成型活性炭的操作難度，提高成型活性炭的均勻度。

背景技術

活性炭是由類石墨微晶按“螺層形結構”排列而成的微晶碳和無定形碳組成的碳質吸附功能材料，性質穩定，具有優良的吸附性能，且耐酸堿性、耐熱，不溶于水或者有機溶劑，被廣泛應用于工業“三廢”治理、食品工業、醫藥、催化劑載體、半導體應用、電能和高能量密度物質（如壓實或液化氫氣、天然氣等）儲存領域。

目前通過傳統碳化、活化方法制備的活性炭大部分為粉末狀，其存在使用時粉塵污染嚴重、再生和分離回收困難等缺點，限制了活性炭高新技術領域的應用。與之相比，成型活性炭結構緊密，形狀易于調變，具備一定的強度，無粉塵污染且容易更換再生，更易于滿足不同行業的多種用途。

目前，制備成型活性炭的方法主要是直接以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結劑，然后在一定溫度、壓力下成型，以制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結劑量、成型壓力難以控制，粘結劑較難在活性炭中分散均勻等問題，如：粘結劑量過大、成型壓力大容易造成孔的過度堵塞，降低成型活性炭的比表面積，而粘結劑量過小、成型壓力小，活性炭又難以成型。

申請號為01107768.9的中國專利申請公開了一種成型活性炭及其制造方法，其公開的成型活性炭的外表面有一層纖維網，活性炭被網在其中，在制造時，先將活性炭、蒸餾水和聚四氟乙烯乳液混合攪拌均勻，再在70–90℃下用煉膠機加壓處理，去水后，即可成型。該專利申請存在粘結劑量、成型壓力難以控制的缺陷，操作難度較高，而且活性炭分布的均勻度較低，體積比表面積較小，吸附能力不高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的操作難度較高、均勻度較低的缺陷與問題，提供一種操作難度較低、均勻度較高的成型活性炭的制備方法及成型活性炭。

為實現以上目的，本發明的技術解決方案是：一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水；

所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝：

原料的混合工藝：先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；

模具灌裝工藝：先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；

冷凍干燥工藝：先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。

所述原料的混合工藝中：所述初始漿液中活性炭、粘結劑、水的質量比為：粘結劑占活性炭的1–100?wt.%，活性炭占水的5–30?wt.%。

所述原料的混合工藝中：在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40–70℃。

所述原料的混合工藝中：先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。

所述原料的混合工藝中：所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。

所述活性炭分散漿液的粘度在2000mpa.s–30000?mpa.s之間。

所述冷凍干燥工藝中：所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。

一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。

所述一號孔隙的大小分布在50–200?um，所述二號空隙的大小分布在0.5–10?um。

所述成型活性炭的體積密度為0.05–0.6?g/cm³。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：