一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法及装置的制造方法

文档序号:9640670阅读:212来源:国知局
一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废物处理领域,具体涉及一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法及装置。
【背景技术】
[0002]近年来,电子垃圾已经成为政府、电子工业和公众最为关注的问题。随着电子产品更新换代的加快以及电子类产品生命周期的缩短,越来越多的废弃电子产品对环境安全造成巨大的威胁。作为电子产品最为基本的元件,废线路板的安全、高效处置或者资源化利用成为了世界各国的焦点。目前对于废线路板的回收主要采用机械破碎将线路板中的金属解离,然后通过静电、磁力、重力等分选方法将金属材料和非金属材料分开。金属粉末价值较高,可以直接在市场上销售。但是对于占线路板重量70%的非金属粉末的利用方法不多,目前一般是直接填埋或者简单地用于作为其他材料的填料,利用价值较低,造成资源的极大浪费。目前,国内已有报道将废线路板非金属粉末作为原料制备活性炭材料。段元东等人公开报道了采用电路板中的废塑料制备活性炭的方法,该方法的炭化温度500°C,炭化时间60分钟,活化温度700°C,活化时间90分钟,但他们没有公布制备所得活性炭的比表面积等数据。杨二桃等人公开报道了用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法,该方法包括热解、成型、炭化和水蒸汽活化四个步骤,热解温度600°C,热解时间2小时,炭化温度800°C,炭化时间30分钟,水蒸汽活化温度850°C,水蒸汽活化时间3小时,在上述条件下制得的活性炭的比表面积为1019m2/g,孔隙容积为0.71cm3/g(商用活性炭表面积多500m2/g,孔隙容积多0.8cm3/g)。为了避免高温炭化的制备步骤,Kan等人最近公开报道了采用高温水蒸汽和H3P04ffi结合的技术用于活化废线路板非金属粉末制备活性炭的方法。该方法不需要高温炭化步骤,直接用50%氏?04活化12小时后,在800°C高温水蒸汽下再活化0.5小时,但其获得的活性炭比表面积仅为810m2/g,孔隙容积只有0.6cm3/go

【发明内容】

[0003]为解决现有技术炭化温度高、活化温度高、耗时长、制备步骤多且能耗高的不足,本发明提供了一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法及装置。
[0004]本发明是采用如下技术方案实现的:
[0005]—种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法,步骤如下:
[0006]步骤一,将废线路板非金属粉末和30% Η3Ρ04加入反应釜中,固液比为1: l_l:5g/mL,密闭反应釜并打开加热器,同时打开C02气瓶,通入经过高压栗加压后的C02,在温度为35°C、压强为7.5MPa的条件下反应10-30分钟;
[0007]步骤二,反应结束后,打开反应釜底部出口的抽取阀,反应混合物从反应釜底部出来后经过减压阀,C02气体被回收循环使用,固液混合产物进入固液分离瓶进行固液分离,分离出的Η3Ρ04?Α Η 3Ρ04回收瓶并循环使用;
[0008]步骤三,将固液分离后得到的固相产物在200°C管式电阻炉中氮气氛围下二次活化20分钟,之后冷却至室温取出,经洗涤、105°C干燥后获得活性炭材料。
[0009]进一步的改进,所述步骤一中,固液比为l:3g/mL,反应时间为20分钟。
[0010]一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的装置,所述装置包括C02气瓶,C0 2气瓶通过管路依次连通有高压栗、反应釜、减压阀、固液分离瓶和Η3Ρ04回收瓶;所述反应釜底部设有抽取阀,反应釜底上设有加热器;Η3Ρ04回收瓶通过管路连通反应釜;固液分离瓶通过管路连通C02气瓶。
[0011]与现有技术相比本发明的优点为:
[0012]本发明避免了现有方法需要的高温炭化、高温活化等过程,步骤少,制备时间短,能耗低,且制备得到的活性炭比表面积及孔隙容积均高于现有方法。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的工艺流程图;
[0014]图2为本发明的反应装置图。
【具体实施方式】
[0015]为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案,并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂,下面结合实施例对本发明做进一步解释说明,应当指出的是,在此列出的所有实施例仅仅是说明性的,并不意味着对本发明范围进行限定。
[0016]实施例1
[0017]如图1、图2所示,将废线路板非金属粉末和30% Η3Ρ04加入反应釜3中,固液比控制在1: 3g/mL,密闭加热,温度控制在35°C。同时,打开C02气瓶1,通入经过高压栗2加压后的C02,压力控制在7.5MPa。反应20分钟后,通过控制反应釜3底部出口的抽取阀,反应混合物从反应釜底部出来后经过减压阀7将压力降为常压,C02气体回收循环使用,固液混合产物进入固液分离瓶5进行固液分离,分离出的Η3Ρ04回收液进入Η3Ρ04回收瓶6并循环使用。然后,将固液分离后得到的固相产物在200°C管式电阻炉中氮气氛围下二次活化20分钟,之后冷却至室温取出,经洗涤、105°C干燥后获得活性炭材料。分析制备的活性炭材料的比表面积和孔隙容积,结果表明:在上述条件下制备得到的活性炭的比表面积达到1133m2/g,孔隙容积为1.15cm3/g。
[0018]实施例2
[0019]将废线路板非金属粉末和30% Η3Ρ04加入反应釜3中,固液比控制在1: lg/mL,密闭加热,温度控制在35°C。同时,打开C02气瓶1,通入经过高压栗2加压后的C0 2,压力控制在7.5MPa。反应10分钟后,通过控制反应釜3底部出口的抽取阀,反应混合物从反应釜底部出来后经过减压阀7将压力降为常压,C02气体回收循环使用,固液混合产物进入固液分离瓶5进行固液分离,分离出的Η3Ρ04回收液进入Η3Ρ04回收瓶6并循环使用。然后,将固液分离后得到的固相产物在200°C管式电阻炉中氮气氛围下二次活化20分钟,之后冷却至室温取出,经洗涤、105°C干燥后获得活性炭材料。分析制备的活性炭材料的比表面积和孔隙容积,结果表明:在上述条件下制备得到的活性炭的比表面积达到985m2/g,孔隙容积为
0.82cm3/g0
[0020]实施例3
[0021]将废线路板非金属粉末和30% Η3Ρ04加入反应釜3中,固液比控制在l:5g/mL,密闭加热,温度控制在35°C。同时,打开C02气瓶1,通入经过高压栗2加压后的C0 2,压力控制在7.5MPa。反应30分钟后,通过控制反应釜3底部出口的抽取阀,反应混合物从反应釜底部出来后经过减压阀7将压力降为常压,C02气体回收循环使用,固液混合产物进入固液分离瓶5进行固液分离,分离出的Η3Ρ04回收液进入Η3Ρ04回收瓶6并循环使用。然后,将固液分离后得到的固相产物在200°C管式电阻炉中氮气氛围下二次活化20分钟,之后冷却至室温取出,经洗涤、105°C干燥后获得活性炭材料。分析制备的活性炭材料的比表面积和孔隙容积,结果表明:在上述条件下制备得到的活性炭的比表面积达到1021m2/g,孔隙容积为
0.91cm3/go
【主权项】
1.一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法,其特征在于,所述方法的步骤如下: 步骤一,将废线路板非金属粉末和30% H3P04W入反应釜中,固液比为1:1-1:5g/mL,密闭反应釜并打开加热器,同时打开C02气瓶,通入经过高压栗加压后的C02,在温度为35°C、压强为7.5MPa的条件下反应10-30分钟; 步骤二,反应结束后,打开反应釜底部出口的抽取阀,反应混合物从反应釜底部出来后经过减压阀,C02气体被回收循环使用,固液混合产物进入固液分离瓶进行固液分离,分离出的Η3Ρ04?Α Η 3Ρ04回收瓶并循环使用; 步骤三,将固液分离后得到的固相产物在200°C管式电阻炉中氮气氛围下活化20分钟,冷却至室温取出,经洗涤、105°C干燥后获得活性炭材料。2.如权利要求1所述的用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法,其特征在于,所述步骤一中,固液比为1: 3g/mL,反应时间为20分钟。3.一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的装置,其特征在于,所述装置包括CO 2气瓶,C02气瓶通过管路依次连通有高压栗、反应釜、减压阀、固液分离瓶和Η3Ρ04回收瓶;所述反应釜底部设有抽取阀,反应釜底上设有加热器;Η3Ρ04回收瓶通过管路连通反应釜;固液分离瓶通过管路连通co2气瓶。
【专利摘要】本发明公开了一种用废线路板非金属粉末制备活性炭的方法及装置,所述方法包括如下步骤:将废线路板非金属粉末和30%H3PO4加入反应釜中,固液比为1:1-1:5g/mL,打开加热器,通入经过高压泵加压后的CO2,在温度为35℃、压强为7.5MPa的条件下反应10-30分钟。反应结束后,打开反应釜底部出口的抽取阀,固液混合产物进入固液分离瓶,分离出的H3PO4进入H3PO4回收瓶并循环使用。将固相产物二次活化,经洗涤、105℃干燥后获得活性炭材料。本发明步骤少,制备时间短,能耗低,且制备得到的活性炭比表面积及孔隙容积均高于现有方法。
【IPC分类】C01B31/12
【公开号】CN105399094
【申请号】CN201510881719
【发明人】修福荣, 齐莹莹
【申请人】福建工程学院
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月3日
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