專利名稱：吸附汽油蒸汽專用活性炭及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于吸附、脫色用的顆粒活性炭，特別是用于吸附汽油蒸汽專用活性炭以及該活性炭的制備方法。
背景技術：
汽車對環境的污染成為城市空氣第一污染源，汽車對大氣的污染主要來源于汽車尾氣和燃油氣體的蒸發，其中尾氣污染占70％，燃油蒸發物污染占30％。美國在60年代末就研究在汽車上使用活性炭吸附汽油蒸汽，由于這種活性炭技術含量較高，木材作原材料且制作成本較高，這種專用活性炭目前國內全部依賴進口，進口價每噸約8～10萬元/噸。
本申請人在專利申請號為200610045780.7的文件中公開了“用于吸附汽油蒸汽活性炭的制備方法”，該活性炭的制備方法是將廢棄木質植物于100～200℃溫度下烘干2～4小時；烘干料加入H3PO4于100～150℃溫度下浸泡5～8小時；將浸泡料加入轉爐于450～600℃進行一次活化2～3小時，再水洗烘干；將活化物料與NaOH進行二次活化，物料與NaOH按重量＝1∶1.0～3.0配比于700～800℃溫度下活化處理1～2小時；將二次活化物料加入鹽酸酸洗，再水洗至PH6～7，烘干、破碎至需要顆粒度。該方法制備的活性炭雖然顆粒強度較好，但脫色力和吸附性能仍然不夠理想。
發明內容
本發明的目的是克服上述活性炭制作及使用過程中存在的諸多缺陷，研究一種用物理活化法生產的用于吸附汽油蒸汽專用活性炭，使其具有優異的吸附脫色性能，即具有較強脫除大分子色素的能力，又具備物理炭較高的機械強度，活性炭由一次性使用，改為反復使用，反復再生。本發明的另一目的是提供生產該活性炭的制備方法。
本發明的技術方案是以廢棄硬質果殼或煤炭為原料，采用物化浸漬活化法處理炭化料的方法制得活性炭，該浸漬液主要是由磷酸和氧化鎂組成的水溶液，各組份的重量配比為磷酸∶氧化鎂＝1∶1.5～2.5，所制得活性炭碘吸附值為800～1000mg/g，成品汽油蒸汽吸附率為26～45％，機械強度≥95％。加催化劑量根據不同原料和汽油蒸汽吸附率的要求不同來確定，浸漬催化劑加入總量占物料重量的10～20％。
采用混合催化劑浸漬液制取的活性炭，不但吸附性能有顯著改善，其強度也大大增強。原料硬質果殼為杏核殼、椰殼、桃核殼，煤炭主要是無煙煤、非粘合性煙煤。特別是杏殼炭和非粘結性煙煤制得活性炭其吸附脫色能力顯著增強。
本發明按以下制備方法來完成a)將原料置于炭化爐中于450～600℃炭化，把炭化料冷卻至室溫；b)將炭化料放入浸漬液中于室溫下浸泡5～10hr，然后將浸漬炭化料在400±50℃溫度下烘干；c)將浸漬炭化料在600～900℃通入過熱蒸汽活化處理8～12hr，再將活化物料用5～10％的鹽酸水溶液酸洗；d)酸洗后的活化物料于400±50℃溫度下烘干1～2hr，破碎篩分至需要顆粒度。
活性炭的吸附作用發生在吸附劑和吸附質的界面上，主要在吸附劑的孔隙中進行，因此吸附劑活性炭的孔徑和孔容分布狀況決定了活性炭對吸附質的選擇吸附能力。通常活性炭孔徑相對于吸附質分子直徑2-3倍時，吸附最為合適。據測定，對碘的吸附，活性炭最合適的孔半徑為3-8(1nm＝10)；對亞甲基蘭為10-14左右。活性炭的活化過程是十分復雜的，微孔是逐漸連續形成發展的，隨著活化的不斷進行，微孔餓孔徑不斷擴大，同時也有新的較小孔徑的微孔生成。本發明將活化溫度控制在800～900℃；在活化劑的使用上，本發明采用H3PO4和MgO2和作混合催化活化劑，不但降低了活化成本，其吸附脫色力也顯著增強。實驗曾選擇煙煤柱狀炭化料用不同濃度的催化劑溶液浸泡，浸漬炭化料于850±20℃溫度下通入過熱水蒸汽活化8～12hr，得到的活性炭吸附脫色能力都已達到或超過常規化學法和常規物理法活性炭的各項技術指標。
本發明產品及制備工藝與現有技術相比具有如下優點1、本發明產品不但具有優異的脫除大分子色素的能力，即吸附脫色性能優良，還具有常規物理炭較高的機械強度，因此兼備了常規物理法和化學法活性炭各種優良的技術性能，產品應用廣泛；2、本發明活性炭已達到國外同類產品的各項技術指標，可完全替代進口活性炭，活性炭由一次性使用，變成反復使用，反復再生，吸附脫色系統可長期連續運行；3、該活性炭在脫色工藝利用中可大幅度降低吸附脫色炭耗和污水排放，大大減輕因吸附給水質、大氣帶來的污染；常規化學法使用的原料是木材，而適用物理法以至本發明方法的原料來源廣泛，如煤炭(無煙煤、非粘合性煙煤)、果殼(椰殼、杏殼、桃核殼等)。
以下給出的是生產工藝和產品應用技術性能的對比表1、化學炭和物理法顆粒炭生產工藝的對比
表2、化學粉炭、物理法顆粒炭和本發明的性能技術指標和應用對比
實施例1將100kg原料杏殼放入炭化爐中于500±50℃炭化2小時，冷卻至室溫后將炭化料放入浸漬罐中，用5kg 85％的磷酸、8kg氧化鎂和100kg水，配制成浸漬水溶液，浸漬炭化料(浸漬液的液面標準為——以浸沒過炭層為準)，在室溫下浸泡6～8小時；再將浸漬的炭化料在烘干爐中于400±50℃下烘干；載持浸漬物的炭化料在通入過熱蒸汽的條件下，于800±50℃活化處理8～12hr，再將活化物料用10％的鹽酸水溶液酸洗，酸洗后的物料于400±50℃烘干1～2hr，破碎至20～60目顆粒。
實施例2用木焦油作粘合劑加入煤粉中壓制成柱狀，取100kg壓制料在炭化爐中于500±50℃炭化3小時，冷卻至室溫后將炭化料放入浸漬罐中，用5kg85％的磷酸、10kg氧化鎂和100kg水，配制成浸漬水溶液，浸漬炭化料(浸漬液的液面標準為——以浸沒過炭層為準)，在室溫下浸泡6～8小時；再將浸漬的炭化料在烘干爐中于400±50℃下烘干；載持浸漬物的炭化料在通入過熱蒸汽的條件下，于800±50℃活化處理8～12hr，然后用10％的鹽酸水溶液酸洗，再于400±50℃烘干1～2hr，破碎至20～60目顆粒。
本發明實施例中工藝參數實驗數據以列表形式表達
權利要求
1.一種用于吸附汽油蒸汽的活性炭，其特征是以硬質果殼或煤炭為原料，采用物化浸漬活化法處理炭化料的方法制得活性炭，該浸漬液主要是由磷酸和氧化鎂組成的水溶液，各組份的重量配比為磷酸∶氧化鎂＝1∶1.5～2.5，所制得活性炭碘吸附值800～1000mg/g，成品汽油蒸汽吸附率為26～45％，機械強度≥95％。
2.按照權利要求1所述用于吸附汽油蒸汽的活性炭，其特征是浸漬催化劑加入總量占物料重量的10～20％。
3.按照權利要求1所述用于吸附汽油蒸汽的活性炭，其特征是所述原料硬質果殼為杏核殼、椰殼、桃核殼，煤炭主要是無煙煤、非粘合性煙煤。
4.一種制備權利要求1所述用于吸附汽油蒸汽活性炭的方法，其特征是以硬質果殼或煤炭為原料，經炭化、浸漬、烘干、活化處理制成，該制備方法為a)將原料置于炭化爐中于450～600℃炭化，把炭化料冷卻至室溫；b)將炭化料放入浸漬液中于室溫下浸泡5～10hr，然后將浸漬炭化料在400±50℃溫度下烘干；c)將浸漬炭化料在600～900℃通入過熱蒸汽活化處理8～12hr，再將活化物料用5～10％的鹽酸水溶液酸洗；d)酸洗后的活化物料于400±50℃溫度下烘干1～2hr，破碎篩分至需要顆粒度。
5.按照權利要求4所述的制備方法，其特征是所述活化溫度控制在800～900℃為宜。
全文摘要
本發明是用于吸附汽油蒸汽的專用活性炭及其制備方法，是以硬質果殼或煤炭為原料，采用物化浸漬活化法處理炭化料的方法制得活性炭，該浸漬液主要是由磷酸和氧化鎂組成的水溶液，各組份的重量配比為磷酸∶氧化鎂＝1∶1.5～2.5，所制得活性炭碘吸附值800～1000mg/g，成品汽油蒸汽吸附率為26～45％，機械強度≥95％。原料經炭化、浸漬、烘干、活化處理制成產品。本發明產品不但具有優異的吸附脫除大分子色素的能力，還兼具常規物理炭較高的機械強度，產品應用廣泛；該活性炭在吸附工藝利用中可大幅度降低吸附炭耗和污水排放，大大減輕因吸附給水質、大氣帶來的污染；活性炭由一次性使用，變成反復使用，反復再生，吸附脫色系統長期連續運行。
文檔編號B01J20/30GK101041436SQ20071001057
公開日2007年9月26日 申請日期2007年3月9日 優先權日2007年3月9日
發明者李國君, 古可隆 申請人:朝陽森塬活性炭有限公司