[發明專利]一種利用煤與生物質的混合料制備活性炭的方法

有效

• 申請號: 201611270588.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106629712B
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 潘建;朱德慶;李啟厚;楊聰聰;李紫云;梁鐘仁;張峰;王穎鈺;姚維杰;石玥;嚴欣程;王碩
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B32/33
• 分類號: C01B32/33;C01B32/324;C01B32/348;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種利用煤與生物質的混合料制備活性炭的方法，將煤、生物質的混合料壓塊(質量比為1∶1～5∶1)和金屬氧化物源按質量比為2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙燒1～4h，隨后再經分離、篩分制得活性炭，并副產金屬化物料。本發明中，在所述的制備條件下，煤與生物質的混合料一步進行炭化和活化，有助于大大縮減制備工藝過程，副產的金屬化物料可循環使用，進而明顯減少原料成本和節省能耗，最終顯著縮減活性炭制備成本。

技術領域

本發明屬于活性炭制備技術領域及生物質資源高效利用領域，具體涉及一種利用煤與生物質的混合料和金屬氧化物共焙燒制備活性炭的方法。

背景技術

活性炭一般是以優質煤或果殼為原料，經過加工成型、炭化、活化等工藝過程制成的一種多孔性炭素物質。它具有一定的機械強度，很大的比表面積和極強的吸附性能。能脫色、脫臭、脫硫、脫苯，還能選擇性地脫除液相或氣相中某些化學雜質和機械雜質。也能吸附某些催化劑，使化學反應速度大大加快，是良好的催化劑載體。因此活性炭在國防、化工、石油、紡織、食品、醫藥、原子能工業、城市建設、環境保護以及人類生活的各個方面都有著廣泛的用途。因此，世界活性炭產業發展迅速，我國平均年增長率15％，出口量已超過美國和日本，居世界首位。目前世界活性炭產量為70萬噸，我國已達26萬噸。但是，活性炭法制備還存在以下缺點：(1)生產工藝流程長，需經過成型、炭化、活化等多個步驟，導致活性炭價格較高；(2)活性炭機械強度低，在吸附、再生、往返使用中損耗大；(3)活性炭揮發分較低，不利于脫硝。

以煤為原料制備活性炭時一般選用優質無煙煤，而果殼類屬于生物質原料的一種。前者資源緊張、價格貴，后者原料來源緊張，收集困難。多種原因導致活性炭價格昂貴。而且由于炭化、活化溫度低，活性炭機械強度低。特別是為了降低活性炭制備原料成本，使用劣質煤時，面臨其固定炭低、灰份高及需加入添加劑促進炭化和活化等問題。活性炭制備所用原料來源成為制約該行業快速發展的瓶頸之一。秸稈是眾多生物質中的一種。我國每年可生產秸稈7億多噸，約占全世界秸稈總量的20％～30％，廢棄或露天焚燒的部分秸稈約占總量的33％。露天焚燒是目前解決秸稈去向的主要途徑，既浪費了寶貴的資源又污染了大氣環境，還帶來嚴重的社會問題，引起附近居民呼吸道疾病、高速公路被迫關閉、飛機停飛等問題。因此，秸稈的高效資源化利用也迫在眉睫。以煤和秸稈的混合料為原料制備活性炭是秸稈高效資源化利用的重要發展方向之一，可顯著提高秸稈的附加值，改善活性炭質量，推動環保產業健康快速發展。

發明內容

為解決現有活性炭制備流程長、工藝復雜、成本高、產品機械強度差及原料來源受限等問題，本發明提供了一種可利用劣質煤和秸稈類生物質制備活性炭的方法，旨在簡化制備工藝、降低制備成本，提升制得的活性炭的吸附性能及機械強度，擴大原料來源，且同時副產的金屬化物料可循環使用，減少原料消耗，提高該工藝的競爭力。

以煤為原料制備活性炭時一般選用優質無煙煤，而以生物質為原料制備活性炭時通常選擇果殼類。前者資源緊張、價格貴；后者原料分散、收集困難。多種原因導致以這兩類原料制備的活性炭價格昂貴。而且由于炭化、活化溫度低，活性炭機械強度低，導致后續產品使用中活性炭消耗大。特別是為了降低活性炭制備的原料成本，使用劣質煤時，面臨其固定炭低、灰份高及需加入添加劑促進炭化和活化等問題。而秸稈類生物質具有含揮發份高、灰份低(僅5％左右)及含氧化鉀高的特點，特別是鉀對活性炭制備過程中的炭化和活性具有催化作用，可節省或不使用添加劑。

本發明中，結合以豐富的劣質煤和秸稈類生物質的混合料為原料制備活性炭的特點，將秸稈類生物質加入劣質煙煤中制備高性能的活性炭，既可解決活性炭制備時的原料限制，降低原料成本，又能明顯提高活性炭產品性能。

本發明技術方案如下：

一種利用煤與生物質的混合料制備活性炭的方法，將煤、生物質的混合料壓塊和金屬氧化物源按質量比為2∶1～6∶1的比例在850～1100℃下焙燒，隨后再經分離、篩分制得活性炭。