[發明專利]一種再生活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202310056985.9
• 申請日: 2023-01-17
• 公開（公告）號: CN115924913A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳興大;費蓉;徐衛東;呂宣惠
• 申請（專利權）人: 徐州綠源鑫邦再生資源科技有限公司
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C01B32/336;C01B32/39;C01B32/36;B01J20/20;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/10
• 代理公司: 北京博識智信專利代理事務所(普通合伙) 16067
• 代理人: 鄧凌云

本發明公開了碳材料技術領域的一種再生活性炭及其制備方法：所述再生活性炭的原材料為竹渣，通過兩步熱解和二氧化碳活化法制得，通過兩步熱解去除生物質熱解過程中產生的焦油，減少焦油在活性炭表面的附著量，提升活性炭的表面性能，利用二氧化碳活化法來提高活性炭表面的空隙率，增加吸附性能，此外，本發明提出了一種新的再生方法，利用丙酮分子的極性作用清理活性炭表面的空隙，減少了再生后活性炭性能的下降，提升了使用經濟性，同時，本發明還使用了一種特制熱解系統，收集熱解過程中具有較高熱值的氣態產物，進一步提高了再生活性炭產品的附加值，降低了生產成本。

技術領域

本發明屬于碳材料技術領域，具體指一種再生活性炭及其制備方法。

背景技術

活性炭是一種經特殊處理的炭，將生物質原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應，表面被侵蝕，產生微孔發達的結構（此過程稱為活化），由于活化的過程是一個微觀過程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕，所以造成了活性炭表面具有無數細小孔隙，活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，活性炭的一切應用，幾乎都基于活性炭的這一特點。

活性炭多被用于廢水的吸附處理，利用活性炭的物理吸附、化學吸附、氧化、催化氧化和還原等性質去除廢水中多種污染物的方法，活性炭具有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力，能有效的吸附廢水中的有機污染物，處理程度高，出水水質比較穩定，可達飲用水標準，但是活性炭的再生能力不強，可重用性不高，因此投資和處理成本高昂。

同時，生物質在熱解時會產生生物質氣，這是在高溫下生物質熱解或者氣化分解產生的一種可燃性氣體，生物質氣的組分為氫氣、一氧化碳和少量的甲烷等，其他成分為氮氣、二氧化碳、水分、焦油和顆粒物等，而且生物質熱解或氣化可以產生粗燃氣，粗燃氣經凈化以及組分調變獲得高質量的合成氣，有利于進一步提高生物質產品的附加值。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供了一種再生活性炭及其制備方法，通過兩步熱解去除生物質熱解過程中產生的焦油，減少焦油在活性炭表面的附著量，提升活性炭的表面性能，利用二氧化碳活化法來提高活性炭表面的空隙率，增加吸附性能，此外，本發明提出了一種新的再生方法，利用丙酮分子的極性作用清理活性炭表面的空隙，減少了再生后活性炭性能的下降，提升了使用經濟性。

同時，本發明還使用了一種特制熱解系統，在管式爐上連接氣體收集器以收集熱解過程中的氣態產物，后續的測試也表明，該氣態產物中含有甲烷（CH₄）和氫氣（H₂），具有較高的熱值，有一定的應用潛力，也進一步提高了活性炭產品的附加值，降低了生產成本。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：本發明提供了一種再生活性炭及其制備方法，所述再生活性炭的原材料為竹渣，通過兩步熱解和二氧化碳活化法制得。

進一步地，所述竹渣為毛竹渣，竹渣經過去離子水洗滌，在80℃干燥12h，然后在特制熱解系統中進行第一步熱解過程，制得再生活性炭前驅體。

進一步地，所述第一步熱解過程，熱解溫度設置為350℃，升溫速率為5℃/min，通入氣體為氮氣。

進一步地，所述再生活性炭前驅體浸泡在丙酮溶液中磁力攪拌2h，然后在60℃干燥12h，干燥完成后放入特制熱解系統中進行第二步熱解過程，熱解完成后浸泡在丙酮溶液中磁力攪拌2h，然后在60℃干燥12h，最終制得所述再生活性炭。

進一步地，所述第二步熱解過程，熱解溫度設置為800℃、900℃和1100℃，升溫速率為5℃/min，通入氣體為二氧化碳。

進一步地，所述丙酮溶液中丙酮的體積濃度為20%，所述丙酮純度為99%，所述氮氣純度為99.9%，所述二氧化碳純度為99.9%。