高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法
【专利摘要】一种高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，属于环保材料制备方法领域。所述高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤：将预处理后的煤与氢氧化钾和水混合均匀，成糊状，置入不锈钢容器中，移入管式炉中在氮气保护下升温到600℃保温1h，然后高温条件下活化处理，冷却后得到粗活性炭，将粗活性炭放入另一容器中，加入浓度为33%的盐酸，加水稀释使溶液盐酸浓度为5%，将容器移到加热器上煮沸15-25min，将洗涤液倒出，再用热水洗涤至pH为7，过滤，然后将滤饼在110℃条件下干燥即得活性炭。本发明所述高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，采用高硫、低变质程度的劣质煤作原料，所制备的活性炭孔容大，孔径分布窄，中孔较少，微孔为主，具有良好吸附性能。
【专利说明】高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，属于环保材料制备方法 领域。
【背景技术】
[0002] 随着对环保领域的广泛重视，优质活性炭需求量越来越大，要求活性炭在生产成 本上进一步降低，性能上进一步提高，煤炭由于具有高碳含量、资源丰富、价格低廉的优势， 因此成为制备活性炭的重要原料。此外，据资料报道以硫活化制得的活性炭可获得很多优 良特性，所以利用高硫煤为原料制备活性炭，可望获得高性能低成本的活性炭，同时为高硫 煤的综合利用开辟新径。
【发明内容】
[0003] 本发明旨在提供一种工艺简单，操作方便，成本低、性能好的高硫煤基高比表面积 活性炭的制备方法。
[0004] 本发明所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤： 将预处理后的煤样与氢氧化钾和水按一定比例混合均匀，成糊状，置入不锈钢容器中， 移入管式炉中在氮气保护下以10°c/min的升温速率从常温升温到600°C保温lh，然后高温 条件下活化处理，物料冷却后即得到粗活性炭，然后将制得的粗活性炭放入另一容器中，力口 入一定量的浓度为33%的盐酸，加水稀释使溶液盐酸浓度约为5%，将容器移到加热器上煮 沸15-25min，将洗涤液倒出，再用热水洗涤至pH为7,过滤，然后将滤饼在110°C条件下干燥 即得活性炭。
[0005] 优选的，本发明所述的煤样与氢氧化钾的用量为碱炭比为2. 5。
[0006] 更优选的，本发明所述的活化温度为800°C，活化时间为1. 5h。
[0007] 进一步优选的，本发明所述的粗活性炭与盐酸用量为按重量体积比为粗活性炭： 盐酸=1 :0. 25。
[0008] 更进一步优选的，本发明所述的煤样预处理方法为将高硫煤样粉磨全部通过100 目筛，将煤样加入溶有KN03的乙醇-水溶液，搅拌均匀呈糊状，放置24h后烘干，置入内径 30mm的不锈钢管，移入管式炉中氮气保护下以10°C/min的速度升温到400保温30min，继 续升温到600恒温30min后冷却得到预处理煤样。
[0009] 本发明所述的制备方法中，高硫、低变质程度的劣质煤作原料，采用先进行KN03 氧化、炭化预处理，后加K0H活化，再进行酸洗的工艺研制煤基活性炭。
[0010] 在本发明所述的制备方法中，硝酸钾对煤样的氧化、预处理对改善产品性能具有 明显的作用，把未经预处理的煤样和处理后的煤样在相同条件下加K0H，共炭化和活化处 理（炭化温度为6001：，炭化时间为111，碱炭比为2.5，活化温度为801：，活化时间1.51 1) 制得的产品进行比较，经过硝酸钾氧化预处理后的煤样，制得产品的平均苯酚吸附量为 279. 99mg/g，而未经硝酸钾氧化预处理的产品的平均苯酚吸附量为121. 70mg/g，由此可见， 用KN03氧化、炭化预处理的炭化料制备的活性炭的吸附性能显著提高。
[0011] 在本发明所述的制备方法中，在炭化温度为600°C，保温时间为lh，活化温度为 800°C，活化时间为1.5h，考察碱炭比对活性炭收率和活性炭吸附性能的影响，试验结果 表明，随着碱炭比的增加，活性炭的收率下降，吸附性能显著提高，但当碱炭比达到2. 5时， 活性炭的苯酚吸附容量达到280. 07mg/g，继续增加K0H的用量，活性炭的苯酚吸附容量降 低，其原因是在炭化过程中发生如下反应： K20+C=2K+C0 ；2K+H20=K20+H2 这些反应主要发生在煤孔隙的内壁上，碳不断转化为一氧化碳等气体，孔径扩大并形 成新的孔隙，所以随着K0H的增加，烧失量增加，吸附性能提高，但当K0H达到2. 5后，活化 反应更剧烈，生成的部分微孔被刻蚀成为中孔甚至大孔，而大孔对比表面积的增加是不利 的，因此在活性炭的收率下降的同时比表面积降低，吸附性能也降低。
[0012] 在本发明所述的制备方法中，在炭化温度为600°C，碱炭比为2. 5,活化时间为 1. 5h的相同条件下考察不同活化温度对活性炭收率和吸附性能的影响，试验结果表明，随 着活化温度的升高，活性炭的收率降低，吸附性能提高，当活化温度超过800°C后，活性炭收 率继续降低，但吸附性能趋于稳定，由于在活化过程中，新微孔的生成和旧微孔的破坏是同 时发生的，800°C以前，随着活化温度的提高，新微孔的生成量大于被刻蚀掉的旧微孔的量， 所以活性炭的收率降低的同时，吸附性能增加；800°C以后，这种新孔的生成与原来孔隙的 破坏趋于平衡，故吸附性能也趋于平衡，随着炭被刻蚀，收率继续降低。
[0013] 在本发明所述的制备方法中，在炭化温度为600°C，碱炭比为2. 5,活化温度为 800°C的相同条件下，考察了不同活化时间对活性炭收率和吸附性能的影响，试验结果表 明，随着活化时间的延长，活性炭收率呈单调递减的趋附性能略微增加，而在1. 5h后吸附 性能保持稳定，说明在此活化过程中，新孔隙的生成和原孔隙的破坏基本保持平衡。
[0014] 本发明所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，采用高硫、低变质程度的 劣质煤作原料，所制备的活性炭炭孔容大，孔径分布窄，中孔较少，微孔为主，比表面积高达 2579. 76m2/g，其苯酚吸附容量达到280. 07mg/g，具有良好的吸附性能。
【具体实施方式】
[0015] 实施例一： 将高硫煤样粉磨全部通过100目筛，将煤样加入溶有KN03的乙醇-水溶液，搅拌均匀 呈糊状，放置24h后烘干，置入内径30mm的不锈钢管，移入管式炉中氮气保护下以10°C/ min的速度升温到400保温30min，继续升温到600恒温30min后冷却得到预处理煤样。
[0016] 按碱炭比为2. 5将预处理后的煤样与氢氧化钾和水混合均匀，成糊状，置入不锈 钢容器中，移入管式炉中在氮气保护下以l〇°C/min的升温速率从常温升温到600°C保温 lh，然后800°C高温条件下活化处理1. 5h，物料冷却后即得到粗活性炭，然后将制得的粗活 性炭放入另一容器中，按重量体积比粗活性炭：盐酸=1 :〇. 25加入浓度为33%的盐酸，加水 稀释使溶液盐酸浓度约为5%，将容器移到加热器上煮沸15-25min，将洗涤液倒出，再用热 水洗涤至pH为7,过滤，然后将滤饼在110°C条件下干燥即得活性炭。
[0017] 实施例二：性能测试试验 本发明所述方法所制备的活性炭对苯酚吸附容量达到280. 07mg/g，活性炭特征如 表-1所示。
[0018] 表-1活性炭特征
【权利要求】
1. 高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，包括以下步骤： 将预处理后的煤样与氢氧化钾和水按一定比例混合均匀，成糊状，置入不锈钢容器中， 移入管式炉中在氮气保护下以10°c/min的升温速率从常温升温到600°C保温lh，然后高温 条件下活化处理，物料冷却后即得到粗活性炭，然后将制得的粗活性炭放入另一容器中，力口 入一定量的浓度为33%的盐酸，加水稀释使溶液盐酸浓度约为5%，将容器移到加热器上煮 沸15-25min，将洗涤液倒出，再用热水洗涤至pH为7,过滤，然后将滤饼在110°C条件下干燥 即得活性炭。
2. 如权利要求1所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，其特征在于所述的 预处理煤样与氢氧化钾的用量为碱炭比为2. 5。
3. 如权利要求1所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，其特征在于所述的 活化温度为800°C，活化时间为1. 5h。
4. 如权利要求1所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，其特征在于所述的 粗活性炭与盐酸用量为按重量体积比为粗活性炭：盐酸=1 :〇. 25。
5. 如权利要求1或2所述的高硫煤基高比表面积活性炭的制备方法，其特征在于所述 的煤样预处理方法为将高硫煤样粉磨全部通过1〇〇目筛，将煤样加入溶有KN03的乙醇-水 溶液，搅拌均匀呈糊状，放置24h后烘干，置入内径30mm的不锈钢管，移入管式炉中氮气 保护下以l〇°C /min的速度升温到400保温30min，继续升温到600恒温30min后冷却得到 预处理煤样。
【文档编号】C01B31/12GK104386690SQ201410534216
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】陆强 申请人:陕西华陆化工环保有限公司