CN102259855A - 一种环保型超级竹质活性炭生产方法 - Google Patents

一种环保型超级竹质活性炭生产方法 Download PDF

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王树东
吴再兴
包永洁
王正郁
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Abstract

本发明提供了竹质超级活性炭制备技术。其生产工艺分为三个部分：a.原料竹炭生产；b.竹炭的活化过程；c.活化后竹炭的处理。竹材炭化材按下列工艺在缺氧的条件下干馏：以2-5℃/分钟的速度升温至280-320℃，保持温度10小时，再升温到650-770℃，保持温度24小时以上，干馏室的气压保持在1.5-3个大气压。然后将原料竹炭、KOH与活化助剂K2S按1∶2-4∶0.02-0.05的重量比例混合，放入全封闭式耐腐蚀活化炉中，在800-830℃条件下，活化2-5小时。活化竹炭冷却后，用0.5-1.0mol/L的Ca(OH)2溶液洗涤，使活性炭上的碳酸钾同Ca(OH)2反应生成CaCO3沉淀和KOH，收集、分离淋洗物；再用蒸馏水洗涤3-5次，至洗涤液pH为6.5-7.5，然后干燥至恒重，得到竹质超级活性炭。本发明采用的原料价格低廉、生产过程环保，便于推广应用。

Description

一种环保型超级竹质活性炭生产方法
技术领域
本发明属于一种竹质活性炭生产方法，特别涉及一种超级竹质活性炭生产方法。
背景技术
活性炭是一种孔隙结构发达、总孔容积、比表面积大的碳素材料，并以其优良的吸附性能等综合功能而广泛应用于环保、食品、医药、分离以及国防等领域，尤其是高比表面积的超级活性炭已成为国民经济发展和国防建设以及能源等高端领域的重要功能材料。随着活性炭应用领域不断扩大，应用专一性日益增强，对活性炭质量的要求也日益提高。普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面小和吸附性能差等不足，而比表面异常发达、微孔分布集中为特征的高性能活性炭具有吸附路径短、孔径分布窄、有效吸附中心多、脱附速度快等特点，预计将在吸附、分离、催化、电子、能源(电能、氢能、天然气能)等多种重要领域发挥日益重要的作用。在过去十年中，利用热解工艺对竹质资源进行综合利用的研究得到了较快的发展，竹质资源在热解后得到的产品竹炭也已在国内外形成了一定的市场。竹炭作为一种新型吸附材料，在水质净化、空气净化与湿度调节、保鲜材料、电磁屏蔽材料及工业用半导体、环境保护、生态恢复、医学和食品等许多领域得到了广泛的应用，取得了较好的效果。同其他的一些制炭有机物质相比，由于竹材的微孔构造明显，在热解后形成固体物炭比表面积、吸附性能和孔径分布等方面都有其自身的特点。竹子具有生长快、材质好、周期短(毛竹5年成材)、一次栽培管理得当便可持续利用等独特的生物学特征，决定了竹子可能是制备环保型高性能活性炭的最好原料之一。因此，用竹质资源来生产活性炭可以节省大量木材，并给农村经济带来多种的效益。“以竹代木”、“以竹胜木”已成为传统木质活性炭行业发展的新理念，超级竹质活性炭产品的出现将对我国活性炭工业的发展和技术进步具有十分重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种环保型超级竹质活性炭生产方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：将整个生产工艺分为三个部分：a.原料竹炭生产；b.竹炭的活化过程；c.活化后竹炭的处理。
为实现上述目的，本发明采用的技术步骤是：(1)将竹材按下列时间段和温度在缺氧的条件下干馏：以2-5℃/分钟的速度升温，升温至280-320℃，保持温度10小时，再升温到650-770℃，保持温度24小时以上，干馏室的气压保持在1.5-3个大气压。得到的竹炭全炭含量在75-90％。然后将竹炭破碎，并经过磨细，过60目筛，作为原料竹炭，供活化用。(2)将原料竹炭、KOH与活化助剂K2S按1∶2-4∶0.02-0.05的重量比例混合，放入全封闭式耐腐蚀活化炉中，以2-8℃/分钟的速度升温，升温至800-830℃，活化时间为2-5小时。(3)将活化后的竹炭冷却至80℃以下，采用0.5-1.0mol/L的生石灰水Ca(OH)2进行洗涤，使活性炭上的碳酸钾同Ca(OH)2反应生成碳酸钙沉淀和KOH溶液，把淋洗物收集、分离。(4)将生石灰水洗涤后的活性炭，再采用蒸馏水洗涤3-5次，至洗涤液pH达到6.5-7.5，然后干燥至衡重，得到竹质超级活性炭。
本发明生产的超级竹质活性炭生产工艺具有以下特点：
(1)可利用竹子废弃物生产超级竹质活性炭，降低生产成本。
(2)生产的活性炭比表面积可达1800m2/g，且中孔孔容明显大于微孔孔容。
附图说明
图1为本发明“一种环保型超级竹质活性炭生产方法”的工艺流程图。
具体实现方式
实施例1：
将竹材切成30-40cm大小竹片，放入炭化炉中裂解。开动炭化炉，以5℃/分钟的升温速度，升温至280℃，保温5小时，保持压力在2个大气压。再以以5℃/分钟的升温速度，升温到700℃，保持温度30小时。然后将得到的竹炭破碎，并经过磨细，过60目筛，作为原料竹炭。再将原料竹炭、KOH与活化助剂K2S按1∶3∶0.02的重量比例混合，放入全封闭式耐腐蚀活化炉中，以3℃/分钟的升温速度，升温至830℃，活化炉内压力保持2个大气压，活化时间为5小时。再将活化后的竹炭冷却至50℃以下，首先采用0.5mol/L的生石灰水Ca(OH)2进行洗涤，使活性炭上的碳酸钾同Ca(OH)2反应生成碳酸钙沉淀和KOH溶液，把淋洗物收集、分离。再采用蒸馏水洗涤3-5次，至洗涤液pH达到6.5-7.5，然后在120℃的温度下干燥至衡重，得到竹质超级活性炭。而将淋洗得到的KOH溶液收集，可作为活化剂重新利用。

Claims (4)

1.一种环保型超级竹质活性炭生产方法，其特征在于该方法包括了下列三个步骤：a.原料竹炭生产；b.竹炭的活化过程；c.活化后竹炭的处理。
2.根据权利要求1所述的一种环保型超级竹质活性炭生产方法，其特征在于：所述的原料竹炭生产，将竹材按下列温度和时间段在缺氧的条件下干馏：以2-5℃/分钟的速度升温，升温至280-320℃，保持温度6-10小时，再升温到650-770℃，保持温度24-48小时。干馏室的气压保持在1.5-3个大气压。然后将竹炭破碎，并经过磨细，过60目筛，作为原料竹炭，供活化用。
3.根据权利要求1所述的一种环保型超级竹质活性炭生产方法，其特征在于竹炭的活化采用以下步骤：(1)将原料竹炭、KOH与活化助剂K2S按1∶2-4∶0.02-0.05的重量比例混合；(2)将上述混合物放入全封闭式耐腐蚀活化炉中，以2-8℃/分钟的速度升温，升温至800-830℃，活化时间为2-5小时，活化炉内压力保持1.5至3个大气压。
4.根据权利要求1所述的一种环保型超级竹质活性炭生产方法，其特征在于活化后竹炭的处理方法为：将活化后的竹炭冷却至80℃以下，采用0.5-1.0mol/L的生石灰水Ca(OH)2进行洗涤，使活性炭上的碳酸钾同Ca(OH)2反应生成碳酸钙沉淀和KOH溶液，把淋洗物收集、分离；再采用蒸馏水洗涤3-5次，至洗涤液pH达到6.5-7.5，然后干燥至衡重，得到竹质超级活性炭。
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