[發明專利]一種多孔外殼的核殼式活性炭及其制備方法

有效

• 申請號: 201610085516.X
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105664853B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 黃彪;林冠烽;蔡政漢;陳翠霞;唐麗榮;盧麒麟;李濤;江茂生;陳學榕;林詠梅;陳燕丹;呂建華;盧貝麗
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于成型活性炭的制備領域，具體涉及一種多孔外殼的核殼式活性炭及其制備方法。

背景技術

活性炭廣泛應用于液相和氣相的吸附、脫色、精制、分離、催化領域，在食品、醫藥、化工、環保等方面有重要意義。社會發展和科技進步對活性炭提出了更高的要求，由最初單一的粉末活性炭演變出多種新型活性炭制品。與粉末活性炭相比，成型活性炭具有較大的尺寸和一定形狀，有較高的堆密度與強度，且無粉塵污染。成型活性炭是其中極具前景的一種。成型活性炭的制備技術，也在不斷發展之中，但基本上都屬于粘結技術。所謂的粘結技術，就是把粉狀的活性炭用粘接劑粘結成型，得到一個成型的坯體，然后再炭化活化得到成型活性炭。粘結劑的使用不僅會堵塞活性炭的孔隙，降低活性炭的比表面積，從而降低吸附性能；而且為了提高成型活性炭的強度，必須使用大量的粘結劑，大量粘結劑的使用也會增加生產成本。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種多孔外殼的核殼式活性炭及其制備方法。本發明結合了粉末狀活性炭和顆粒狀活性炭的優點，所制得的成型活性炭產品，內核為粉末狀，外殼為具有豐富的空隙結構的無機包覆層，保持了粉末狀活性炭具有的較高的吸附性能，并具有良好的強度；操作過程簡便，生產成本較低。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種多孔外殼的核殼式活性炭的制備方法，包括以下步驟：

（1）初步定型：采用0.01-0.5wt%的有機粘結劑水溶液與粉末狀活性炭混合，然后進行擠出成型，制得顆粒狀物料；有機粘結劑與粉末狀活性炭的重量配比為0.2~1:1；

（2）包覆：將顆粒狀物料置于整形機中，邊整形邊灑入無機粘結劑和木質原料的混合物，無機粘結劑和木質原料的混合物與步驟（1）所制得的顆粒狀物料中的水分復合形成堅硬的包覆層；

（3）熱處理：將經步驟（2）包覆處理后的物料，在300-400 ℃下進行熱處理0.5~3 h，使得步驟（2）包覆處理后的物料中的有機粘結劑發生熱分解，內核顆粒狀物料的結構受到破壞，形成粉末；外層的無機包覆層形成堅硬的包覆層，保護粉末不漏出來；外層的木質原料燒失，在外殼表面上形成豐富的空隙結構，有利于形成通道，提高內核活性炭的吸附速率；

（4）篩分：將經步驟（3）熱處理后的產品進行冷卻，然后篩分，得到不同規格的內核為粉末的顆粒狀活性炭產品。

步驟（1）中所述的有機粘結劑包括羧甲基纖維素、淀粉和糖蜜中的一種或幾種的混合物。

步驟（2）中所述的無機粘結劑為水泥粉/多孔性無機材料的復合粉體；水泥粉與多孔性無機材料的重量配比2~6:1；

所述的多孔性無機材料包括白炭黑、硅藻土或海泡石中的一種或幾種的混合物；

步驟（2）中所述的木質原料為木屑、竹屑、稻殼或果殼類的粉末，粒徑小于0.075 mm；

步驟（2）中所述的無機粘結劑和木質原料的重量配比為10:0.1~1.5；

優選的，步驟（3）中在350 ℃下進行熱處理1 h。

一種如上所述的制備方法制得的多孔外殼的核殼式活性炭：內核為粉末狀活性炭，外殼為多孔的無機包覆層；無機包覆層的厚度為0.3~1.5 mm，粉末狀活性炭占據外殼殼體容積的百分之五十以上。

本發明的有益效果在于：

本發明的成型活性炭產品的內核為粉末狀的活性炭，而非粘結的活性炭坯體，不會堵塞活性炭的孔隙；同時，外殼為具有豐富孔隙結構的無機包覆層，有利于形成通道，提高內核活性炭的吸附速率；產品既有較高的吸附性能，又有良好的強度；并且操作過程簡便，生產成本較低，便于批量化生產。

具體實施方式

本發明用下列實施例來進一步說明本發明，但本發明的保護范圍并不限于下列實施例。

實施例1

一種多孔外殼的核殼式活性炭的制備方法，包括以下步驟：

（1）初步定型：采用0.01wt%的羧甲基纖維素水溶液與粉末狀活性炭混合，然后進行擠出成型，制得顆粒狀物料；羧甲基纖維素與粉末狀活性炭的質量比為1:1；

（2）包覆：將顆粒狀物料置于整形機中，邊整形邊灑入無機粘結劑和木質原料的混合物，無機粘結劑和木質原料的混合物與步驟（1）所制得的顆粒狀物料中的水分復合形成堅硬的包覆層；包覆層的厚度約為0.4 mm；