CN101343060A - 一种有机活性炭及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机活性炭及其制造方法，采用有机质原料为天然草木本腐植物泥炭或者是苔藓类泥炭。送入模板式滚动挤压净水筛选，去除含有硬长纤维及各种杂物完成造粒；将造粒进行自然晾晒风干，或加热搅拌烘干；作电磁筛选去除重金属成粉状物，再挤压成型颗粒炭化，用红外线进行防氧化型炭化，机选炭化颗粒作均匀度分级；采用纯净水蒸气进行活化，生成有机活性炭；再以专用机器模型制作得成品，依据炭粒大小进行颗粒、粉末分级。可以在无尘埃环境中，将粉末状活性炭再次进行细化，达到亚纳米级或纳米级活性炭。或者配以合理的模板工艺，制造多种规格和性能的有机活性炭，具有质地均匀、质重相同、炭化彻底，高比表面积等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机质活性炭，具体地说是一种有机活性炭及其制造方法。
背景技术
活性炭是一种独特的绿色环保吸附材料，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐受强酸、强碱，经受水浸、高温、高压作用。与其他吸附剂相比，活性炭具有巨大的微孔结构，和高比表面积，利用活性炭的物理吸附、化学吸附、生物吸附、催化、氧化和还原性能，可以去除废水、空气中的污染物质，因此，活性炭被广泛用于工业、农业、医疗、环境、军事、等领域，所以目前活性炭的市场很大，且至2006年具美国统计消费增长率达到3.5％，而颗粒活性炭消费增长率高于粉状增长率为3.7％，预计今后需求量增长率将达4-4.5％。
我国是生产活性炭的大国，活性炭总产量居世界第二，活性炭年出口量约20万吨列居世界第一；以往生产活性炭大都采用木材、煤、果壳等，为了制作绿色环保产品，而又伤害到树林、影响到绿色环境是不合适的。在我国有着蕴藏量较大的草木本有机质资源，利用现有的丰富资源、开辟生产活性炭的新路子是非常有必要的；而且目前活性炭的含灰粉还需降低，其品质均匀性、高比表面积、吸附性能、强度也都有待于提高。
目前所生产的活性炭，大都是采用硬长纤维为碳质原料的炭化方式，而硬长纤维的特性决定了在其活化后，是不能加工成为某些现代化科技所需用(如：高效防化用品)的亚纳米级、纳米级的活性炭。
发明内容
本发明的目的在于避免上述技术不足之处，而提供一种利用新型碳质原料，制备一种有机活性炭及其制造方法，既具备能完成现有的各项任务的能力，又能够胜任现有活性炭无法达到高比表面积、品质优良的高层纳米级的要求。
本发明的目的是以下列方式完成的：一种有机活性炭及其制造方法，在制造方法中包含有造粒、干燥、炭化、活化、净化之本技术领域的主要常规工序，其特征在于：①、采用有机质原料，为天然草木本腐植物泥炭或者是苔藓类泥炭，按重量比进行1∶(4～7)加净水稀释、作筛选，去除含有硬长纤维及各种杂物，送入模板式滚动挤压，初步完成造粒；②、干燥造粒：进行自然晾晒风干，或加热45～120℃搅拌烘干；③、进行电磁筛选去除重金属，收集炭质物料；④、将粉状物挤压成型，制作成颗粒物；⑤、炭化：用红外线进行防氧化型炭化炭化条件200～295℃；炭化时间为20～29分钟制成炭化物；⑥、机选炭化成品，按颗粒均匀度进行分级；⑦、活化：采用纯净水蒸气进行活化，活化条件是400～780℃；活化时间为100～300分钟，生成大小不一的有机活性炭物；⑧、对有机活性炭物，采用专用机器配置模具制作，获得有机质活性炭成品，且再依据炭粒大小进行分级成：颗粒状成品；粉末状成品；⑧a、根据使用目的要求、按行业标准在无尘埃环境中，将粉末状活性炭再次进行粉碎细化，达到亚纳米级或纳米级活性炭，其中：1纳米等于一百万之一毫米。⑨、对有机活性炭成品，按性能，规格，颗粒大小，特殊要求分别进行包装。
采用专用机器配置模具制作，或者配以合理的模板工艺，配制有机质颗粒状活性炭、或粉末状、或亚纳米级或纳米级活性炭，制造多种规格和性能的有机活性炭。
必要时，配料吸附剂，用以大幅员降低产品的土尘灰粉。
按上述方法制造的有机活性炭具有：
A、颗粒状活性炭的微隙容积达到0.65～0.75cm3/g比表面积达到1500～1780m2/g吸收容量达到1100～1250mg/g(碘数值)，氢氰酸吸收率为90～98％；
B、粉末状活性的炭粒度达到亚纳米级，比表面积达到1800～2100m2/g，吸收容量达到1250～400mg/g(碘数值)；
C、核试验废弃物吸附率：75～80％；
D、生物化学毒物吸附率：85～93％；
E、水质净化率：75～89％；
F、重金属吸附率和油污处理效果：90～98％。
用于防化服装涂敷时，在与现有产品性能相同的情况下进行涂敷，其防化服装能够达到减轻一半重量；衬底基料能够达到减少一半厚度，在这种情况下，透气性和吸附作用则增加成3倍，而再洗涂敷层洗脱率10～18％。
本发明与已有技术相比较的优点是：采用了有机质泥炭作为原料制造的有机活性炭，具有随意性，能够根据使用要求不同，对炭粒大小进行改造，而且活性炭的每一部分具有质地均匀、质重相同、炭化彻底等加工的特点。活化后还能增加其表面积和微孔数量，由此而来提高了活性炭的吸附性，满足在诸多领域中需要亚纳米级或纳米级活性炭的要求。适用于工业、农业、医疗、环境、军事、防化，应用在蓄电池上，其质重可减轻三分之二，而蓄电能则可提高20倍之多。
具体实施方式
实施例1
采用有机质原料为天然草木本腐植物泥炭1000克，按重量比添加净水5000克作稀释，送入模板内，进行滚动挤压、通过齿耙振动筛选，去除含有硬长纤维及各种杂物；选出的泥炭造粒，进行自然晾晒风干，或者加热45～75℃搅拌烘干；采用电磁筛选去除重金属，收集大小不一的各式炭质物料，将粉状物挤压成粒度为0.2～1.5mm型；采用红外线进行防氧化型炭化，炭化条件210～250℃；炭化时间为20～25分钟；机选炭化成品，进行颗粒大小均匀度分级；采用纯净水蒸气进行活化，活化条件是450～650℃；活化时间为100～260分钟，生成大小不一的有机活性炭；对有机活性炭成品，按性能，规格，颗粒大小，特殊要求分别进行包装。
实施例2
采用有机质原料为天然苔藓类泥炭1500克，按重量比添加净水7500克作稀释，送入模板内，进行滚动挤压，通过齿耙振动筛选，去除含有硬长纤维及各种杂物；选出的泥炭造粒，进行自然晾晒风干，或者加热50～88℃搅拌烘干，采用红外线进行防氧化型炭化，炭化条件240～290℃；炭化时间为25～29分钟；机选炭化成品，进行颗粒大小均匀度分级；采用纯净水蒸气进行活化，活化条件是480～730℃；活化时间为150～290分钟，生成大小不一的有机活性炭；对有机活性炭成品，按性能，规格，颗粒大小，特殊要求分别进行包装。
本发明制造的有机质活性炭，经专业部队实验部分检测结果如下：
| 样品编号 | BET比表面积(m2/g) | Langmiur比表面积(m2/g) | 总孔容积(m2/g) | 微孔容积(m2/g) |
| 颗粒状活性炭 | 1765 | 1969 | 1.120 | 0.7305 |
| 粉末状活性炭 | 1886 | 2100 | 1.225 | 0.7756 |
表中：BET代表布鲁瑙厄-埃梅特-泰勒法测量的催化剂表面积。
在具有一家专业性印染总厂进行了防化服装布匹浸渍试验检测，对涂敷本发明的防化服、和现有防化服同处在一个环境下，以完成相同任务进行比较性能测定，本发明的防化服装只有现有防化服装的一半重量；衬底基料比现有防化服减少一半厚度；在这种情况下，透气性和吸附作用则增加3倍，而再洗涂敷层洗脱率为16％。
在地震灾区所用的一般口罩，其防疫能力较差，大部只吸附了部分颗粒较大的灰尘。本发明的有机质活性炭涂敷层医用口罩，具有良好的透气性和吸附作用，而且防疫能力强，没有发现超标的传染性病菌。
本发明获得较大比表面积、与较大孔径以及狭窄孔分布的活性炭，吸附性好，既具备能完成现有的各项任务的能力，又能够胜任现有活性炭无法达到的优良品质，具备高层的随意性，能够按不同的需要随机应变，如：高效防化用品、现代化科技所需用的亚纳米级、纳米级的活性炭。
Claims (6)
1、一种有机活性炭的制造方法，包含有造粒、干燥、炭化、活化、净化之本技术领域的主要常规工序，其特征在于：
A、采用有机质原料为天然草木本腐植物泥炭，按重量比进行1∶(4～7)加净水稀释，作筛选，去除含有硬长纤维及各种杂物，送入模板式滚动挤压，初步完成造粒；
B、干燥造粒：进行自然晾晒风干，或加热45～120℃搅拌烘干；
C、进行电磁筛选去除重金属，收集炭质物料；
D、将粉状物挤压成型，制作成颗粒物；
E、炭化：采用红外线进行防氧化型炭化：炭化条件200～295℃；炭化时间为20～29分钟制成炭化物；
F、机选炭化物：按颗粒均匀度进行分级；
G、活化：采用纯净水蒸气进行活化，活化条件是400～780℃；活化时间为100～300分钟，生成有机活性炭物；
H、对有机活性炭物，采用专用机器配置模具制作，获得活性炭成品，且再依据炭粒大小进行分级成：颗粒状成品；粉末状成品；
I、对制成的有机活性炭成品，按性能，规格，颗粒大小，特殊要求分别进行包装。
2、根据权利要求1所述的有机活性炭的制造方法，其特征在于所采用的有机质原料或者为天然苔藓类泥炭。
3、根据权利要求1或2所述的有机活性炭的制造方法，其特征在于根据使用目的要求，按行业标准置于无尘环境中，将粉末状活性炭再次进行粉碎细化，达到亚纳米级或纳米级活性炭。
4、根据权利要求1所述的有机活性炭的制造方法，其特征在于所采用专用机器配置模具，或者配以合理的模板工艺，配制有机质颗粒状活性炭、或粉末状活性炭、或亚纳米级、或纳米级活性炭，制造多种规格和性能的有机质活性炭。
5、一种按上述方法制造的有机活性炭，其特征在于：
A、颗粒状活性炭的微隙容积达到0.65～0.75cm3/g；比表面积(BET)达到1500～1780m2/g；吸收容量为1100～1250mg/g(碘数值)，氢氰酸吸收率为90～98％；
B、粉末状活性炭的粒度达到亚纳米级，比表面积达到1800～2100m2/g，吸收容量达到1250～4000mg/g(碘数值)；
C、核试验废弃物吸附率：75～80％；
D、生物化学毒物吸附率：85～93％；
E、水质净化率：75～89％；
F、重金属吸附率和油污处理效果：90～98％。
6、根据权利要求1或2或5所述的有机活性炭，其特征在于用作涂敷防化服装时，在与现有产品性能相同的情况下进行涂敷时，其防化服装能够达到减轻一半的重量；衬底基料能够达到减少一半的厚度，在这种情况下，透气性和吸附作用则增加3倍，而且再洗涂敷层洗脱率10～18％。
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