采用高溫煅燒重整提高化學活化法生產的木質成型活性炭強度的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及活性炭的制備改性技術領域，具體地說是采用高溫煅燒重整提高化學活化法生產的木質成型活性炭強度的方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國社會經濟的發展，廢氣排放的增多，大氣污染逐年嚴重。特別是最近幾年霧霾天氣大范圍持久性的發生，對環境保護提出了新的要求。揮發性有機物(VOCs)是導致霧霾天氣的元兇之一，由VOCs經化學轉化生成的顆粒物，在一些地區可以占PM2.5來源的21%。VOCs不但能導致霧霾，而且大多數有毒，排放至大氣中后，嚴重危害人類健康和區域生態環境安全。隨著史上最嚴環保法的施行，VOCs的治理已經越來越引起重視。
[0003]用于VOCs治理用的活性炭有多種，大多數都存在吸附容量低、脫附殘存率高、強度低以及回收工藝運行成本高等問題。其中磷酸法木質成型活性炭具有比表面積大、孔隙結構和表面化學結構可控以等優點，對苯、乙酸乙酯、氯仿等VOCs的回收非常有效，且易脫附再生，在國內外被大量用于VOCs回收工業。在國外磷酸活化法制備高強度、高吸附力的VOCs回收木質成型活性炭，強度多90%，廣泛應用于汽油裝卸碼頭和加油站，每年回收數億加侖的汽油。我國仿制的該類活性炭仍與國外先進水平存在不小差距，主要依賴進口，強度70?80%。且國內僅有少數中外合資企業能生產該產品，產量在2000?3000噸/年左右，遠不能滿足20000噸/年以上的需求。因此急需開發具有我國自主知識產權的高強度、耐磨損活性炭材料，減少因VOCs帶來的污染問題。
[0004]為解決磷酸法木質成型活性炭強度不足的問題，國內外學者做了大量研究，目前研究主要集中在活性炭生產過程中原料的精選，添加粘合劑種類，捏和擠壓的時間長短、溫度以及原料與活化劑配比等方面，而對成品活性炭強度的進一步改性研究較少。本發明針對現有商業磷酸法木質成型活性炭存在的問題，通過高溫煅燒重整改性的后處理工藝提高活性炭強度，以滿足實際使用過程中的多種需求。
[0005]
【發明內容】
[0006]解決的技術問題:本發明針對現有氯化鋅活化或磷酸法制備的木質成型活性炭產品存在強度不足的問題，提供一種采用高溫煅燒重整提高化學活化法生產的木質成型活性炭強度的方法。
[0007]技術方案:采用高溫煅燒重整提高化學活化法生產的木質成型活性炭強度的方法，對磷酸法木質成型活性炭進行600°C _900°C高溫煅燒重整。
[0008]方案一:室溫放入活性炭，在惰性氣體保護下，以2.5-10°C /min的升溫速率升至600 °C -900 °C，保持恒溫0h-3h后自然降溫至100 °C以下取出。
[0009]方案二:將爐溫升至600°C -900°C，通入惰性氣體保護，立即送入活性炭，保持恒溫0.25h-3h，保溫時間結束后，立即移至炭化活化爐靠近外部的一端降溫至100°C以下取出。
[0010]方案一可優選，升溫速率選擇7.5-10°C /min,升溫至700°C -800°C，保持恒溫時間選擇為0.5-1.5ho
[0011]方案二可優選，升溫至700°C -800°C放入，保溫時間選擇為0.5-1.5h。
[0012]上述惰性氣體為N2、C02、C0、He或Ar。
[0013]上述活性炭為磷酸法木質成型活性炭或氯化鋅活化生產的木質成型活性炭。
[0014]有益效果:本發明是在化學活化法生產的木質成型活性炭的基礎上進行煅燒重整改性，以提高此類活性炭的強度的方法。目前文獻與專利中磷酸法制備活性炭的活化溫度在400°C左右，低于本發明中煅燒重整溫度600°C -900°C，因此本發明可以看作是對此類活性炭的進一步活化和改性。煅燒重整有利于焦油等油煙氣體的進一步排出，使活性炭雜質含量下降。高溫使活性炭逐漸形成類石墨微晶結構，趨于穩定，降低其自燃傾向性，提高了活性炭的著火點。經過煅燒活性炭表面含氧量官能團數量明顯下降，而氮氣的存在增加了表面堿性官能團的數量，增強了此類活性炭對非極性分子的吸附性能。并且官能團總量的下降，降低了吸附過程中吸附熱的釋放，有利于降低床層溫度，從而降低由于溫度過高造成的安全隱患。
[0015]本發明在煅燒重整過程中采用氮氣作為保護氣和冷卻氣可有效防止氧化和過度燒蝕，也會有少量氮氣作為活化劑參與活性炭的化學反應，利于制孔，形成了良好的氣體擴散通道，增強了活性炭的活性。本發明的處理工藝具有流程短，能耗低和制備產品的強度高，耐磨損的優點，得到的顆粒活性炭，可用于揮發性有機氣體的防護治理、有機溶劑的回收等領域，液體脫色精制。
[0016]
【附圖說明】
[0017]圖1為升溫法，先升溫再保溫的條件下，不同保溫時間活性炭的強度和失重情況示意圖，其中ai保溫溫度為700°C，a 2保溫溫度為800°C;實施例1所述對應a i中保溫1.25h的點，實施例2所述對應&2中保溫lh的點。圖1分別研究了一種磷酸法木質成型活性炭在700°C (&1)和800°C (a2)煅燒重整后活性炭的強度和失重隨保溫時間的變化情況，活性炭樣品25.0Ogo從圖中可知，活性炭的強度隨保溫時間的延長呈整體增大的趨勢，700°C時保溫1-1.5h強度增大明顯，800°C時保溫0.5-lh增大明顯；樣品失重隨保溫時間的延長而增大，失重范圍為14%-18%。
[0018]圖2為恒溫法，恒溫條件下，不同保溫時間活性炭的強度和失重情況示意圖，其中匕保溫溫度為700 °C，b 2保溫溫度為800 °C。實施例3所述對應b:中保溫lh的點，實施例4所述對應132中保溫0.5h的點。圖2分別研究了一種磷酸法木質成型活性炭在700°C (bO和800°C(b2)煅燒重整后活性炭的強度和失重隨保溫時間的變化情況，活性炭樣品25.0Ogo從圖中可知，活性炭的強度隨保溫時間的延長呈整體增大的趨勢，700°C時保溫0.5-1.25h強度增大明顯，800°C時保溫0.5-1.25h增大明顯，樣品失重隨保溫時間的延長而增大，失重范圍為14%-18%。
[0019]
【具體實施方式】
[0020]以下結合具體實施例對上述方案做進一步說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。實施例1-4中使用的是同一種木質成型活性炭，實施例5、6使用的是其他兩種不同的木質成型活性炭。
[0021]實施例1
選用某市售磷酸法生產的3mm柱狀木質成型活性炭，初始耐磨強度(GB/T12496.6-1999)為 85.9%，碘吸附值(GB/T12496.8-1999)為 902.65mg/g，亞甲基藍吸附值(GB/T12496.10-1999)為322.5mg/g。稱取此類活性炭25.00g，將活性炭送入到炭化活化爐中，關閉爐蓋，通入氮氣(0.3L/min)排氧3min，防止空氣存在造成的氧化和過度燒蝕。以10°C /min的升溫速率升溫至700°C，并保持恒溫1.25h進行無氧煅燒重整，保溫時間結束后，停止加熱開始降溫，待爐膛冷卻至100°C以下出料即得高強度、耐磨損活性炭成品。煅燒重整后的活性炭產品耐磨強度提高為90.17%，碘吸附值為928.75mg/g，亞甲基藍吸附值為318.75mg/g。本實施例中處理后的產品耐磨強度提高了 4.27%，強度明顯提高；吸附試驗表明處理后的產品碘吸附值略有提高，亞甲基藍吸附值略有下降，吸附能力影響較小；并且處理工程流程短，能耗低，適宜推廣應用。
[0022]實施例2
選用某市售磷酸法生產的3mm柱狀木質成型活性炭，初始耐磨強度(GB/T12496.6-1999)為 85.9%，碘吸附值(GB/T12496.8-1999)為 902.65mg/g，亞甲基藍吸附值(GB/T12496.10-1999)為322.5mg/g。稱取此類活性炭25.00g，將活性炭送入到炭化活化爐中，關閉爐蓋，通入氮氣(0.3L/min)排氧3min，防止空氣存在造