专利名称：煤与废旧塑料微波制备高比表面活性炭的方法
技术领域：
本发明是一种由煤与废旧塑料微波制备高比表面活性炭的新方法，属于化学工业
活性炭制备技术领域。
背景技术：
活性炭是目前最常用的吸附剂，制备活性炭的原料来源丰富，石油、煤、木材、坚果 壳、树脂等都可用来制备活性炭粉。原料不同，生产工艺也略有差别。原料和制备工艺决 定了活性炭的物理和化学性能。煤炭以其资源量丰富，价格低廉、碳含量高、孔隙结构发育 的特点成为制备活性炭的首选原料，以煤为原料生产的活性炭已超过活性炭总量的2/3以 上。常用的炭化、活化的煤基活性炭生产工艺复杂、价格较高、再生困难、品种单一、产品质 量不稳定，性能远低于木质活性炭材料。 2007年我国废弃塑料量突破2010万吨，再回收利用率不到30% ，"白色污染"成为 日益严重的环境问题。目前对废旧塑料的处理方法主要是焚烧和填埋，这两种方法存在较 大的缺点，必须探索新型环保高附加值的废旧塑料处理方法。中国专利ZL 1569622A报道 了利用废聚苯乙烯泡沫生产活性炭的方法，对聚苯乙烯磺化处理后采用传统工艺制备活性 炭。主要缺点是制备过程时间长，活性炭得率低。煤与废塑料共焦化是最近提出的新工艺。 该工艺利用现有炼焦炉，可用混合塑料进行共焦化，当废塑料添加量不超过5%时，半焦性 质基本不受影响，焦煤与塑料低温共焦化存在协同效应。主要问题是煤与废塑料共焦化处 理废旧塑料针对的是炼焦工艺，主要考虑焦炭质量，对煤种和废塑料种类都有严格的限制， 另外，废塑料添加量过低，影响了处理废塑料的效率。 利用微波加热技术来制备活性炭是近年来发展的一种新技术。彭金辉等以农林废 弃物利用磷酸、水蒸气、氯化锌为活化剂微波加热制得优质活性炭。夏洪应等报道以烟杆炭 化料为原料，采用微波加热碳酸钾活化法制备了高比表面积高达2557m7g活性炭。樊希安 等研究了微波辐射椰壳、竹节物理法制备活性炭的新技术。大量实践表明微波用于活性炭 的制备是完全可行的，该制备活性炭的工艺克服了传统工艺中很多没法解决的难题。应用 微波辐射法，仅用几分钟就可以完成传统工艺的预热、干燥、炭化和活化四个工艺过程。经 查新，国内外未见有煤与废塑料微波制备高比表面积活性炭的报道。
发明内容
本发明的目的是利用煤与废塑料共焦化协同效应快速制备高比表面积活性炭吸 附材料，实现"以废治废"的双重目的。
为此，本发明采用如下步骤 1)从原煤中手工剥离出不同的煤岩组分(即丝炭组分和镜煤组分)。 2)将原煤、剥离出的丝炭和镜煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC
空气中氧化3 7d。 3)将废塑料(饮料瓶、聚苯乙烯泡沫塑料等)粉碎至0. 5mm左右。
4)称取一定量上述煤和塑料，与所需量的活化剂均匀混合后，放入坩埚中；将坩 埚埋入装有保温材料的陶瓷容器中，放入微波炉(频率2450MHz)，先在小微波功率(200 300W)辐射下预热1 3min，再改用所需功率(400 800W)在一定时间(5 15min)内进 行炭化活化。 5)炭化材料稍微冷却后便将其取出，倒入盛有稀盐酸容器中洗涤，待无气泡放出， 测其pH值，若pH值大于7，则补加盐酸，直到pH = 3。放置10min后，过滤，用蒸馏水洗至 中性。干燥和粉碎后即得高比表面积活性炭。
本发明的优点是 —方面可充分利用煤与废塑料的协同作用改善煤的结焦性能，提高活性炭材料的 强度和优化孔结构，制备出高比表面积活性炭吸附剂；另一方面制备工艺采用微波为热源 极大地縮短炭化时间，降低生产成本。
图1氧化5天的原煤添加20%废塑料制备的活性炭的X衍射分析 图2氧化5天的原煤添加20%废塑料制备的活性炭放大2000倍的扫描电镜图
具体实施例方式
下述实施例中碘吸附值的测定参照中华人民共和围国家标准GB/T 7702.7-1997， 亚甲基蓝吸附值测定参照国标GB/T 7702. 7-1997。
实施例l 从原煤中手工剥离出丝炭组分，将剥离出的丝炭粉碎至O. 05mm左右。将废饮料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取丝炭粉末0. 600g，加入0. 400g的废饮料瓶粉末和3. 000g K0H活化 剂，混合均匀后放入微波炉(频率2450MHz)，先在小微波功率(250W)辐射下预热lmin，再 改用所需功率(450W)炭化活化5. 5min。炭化料冷却后将其取出，倒入盛有稀盐酸容器中洗 涤，放置10min后，过滤，用蒸馏水洗至中性。干燥和粉碎后即得高比表面积活性炭。制备 的活性炭碘吸附值为1837mg/g，亚甲基蓝吸附值为833. 2mg/g。
实施例2 将原煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC空气氧化5d。将废饮料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取氧化煤粉0. 800g，加入0. 200g的废饮料瓶粉末和3. OOOg KOH活化 剂，混合均匀后放入微波炉(频率2450MHz)，在功率(450W)炭化活化在6. 5min。炭化料冷 却后将其取出，倒入盛有稀盐酸容器中洗涤，放置10min后，过滤，用蒸馏水洗至中性。干燥 和粉碎后即得高比表面积活性炭。制备的活性炭碘吸附值为1664mg/g，亚甲基蓝吸附值为 814. 9mg/g。
实施例3 将原煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC空气氧化7d。将废饮料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取氧化煤粉0. 600g，加入0. 400g的废饮料瓶粉末和3. OOOg KOH活化 剂，混合均匀后放入微波炉(频率2450MHz)，在功率(450W)炭化活化在6. 5min。炭化料冷 却后将其取出，倒入盛有稀盐酸容器中洗涤，放置10min后，过滤，用蒸馏水洗至中性。干燥 和粉碎后即得高比表面积活性炭。制备的活性炭碘吸附值为1611mg/g，亚甲基蓝吸附值为
4808.5mg/g。
实施例4 从原煤中手工剥离出丝炭组分，将剥离出的丝炭粉碎至O. 05mm左右。取丝炭粉末 1. OOOg，加入3. OOOgKOH活化剂，混合均匀后放入微波炉(频率2450MHz)，先在小微波功率 (250W)辐射下预热lmin，再改用所需功率(450W)炭化活化在5. 5min。炭化料冷却后便将其 取出，倒入盛有稀盐酸容器中洗涤，放置10min后，过滤，用蒸馏水洗至中性。干燥和粉碎后 即得高比表面积活性炭。制备的活性炭碘吸附值为1886mg/g，亚甲基蓝吸附值为854. 3mg/ g。
权利要求
一种煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于将煤组分分离，氧化预处理后与废旧塑料混合，添加活化剂在微波加热条件下快速制备高比表面积活性炭。
2. 根据权利l所述的煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于 从原煤上手工剥离出丝炭组分和镜煤组分，将原煤、刹离出的丝炭和镜煤粉碎至0. 05mm左 右，放入烘箱中，在80 10(TC空气氧化3 7d。
3. 根据权利1所述的煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于 使用微波频率2450MHz的微波炉，先将原料在小微波功率(200 300W)辐射下预热1 10min，再改用较大功率(400 800W)在一定时间(5 30min)内进行炭化活化。
4. 根据权利1 3所述的煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在 于活化剂为KOH、 ZnCl2和磷酸中的一种。
5. 根据权利1 4所述的煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于原料配合质量比为煤或丝炭或镜煤废塑料活化剂=(i 9) : (o 9) : 30 100。
6. 根据权利1 3所述的煤与废旧塑料微波制备高比表面积活性炭的方法，其特征在于炭化材料冷却后采用稀盐酸洗涤，之后蒸馏水洗至中性。
全文摘要
本发明是一种由煤与废旧塑料微波制备高比表面活性炭的新方法，属于活性炭制备技术领域。将煤中的不同组分进行分离，所得丝炭和镜质组分进行粉碎、氧化预处理，与不同品种的废旧塑料按一定比例混合，再添加一定量的活化剂均匀混合后，放入坩埚中；将坩埚埋入装有保温材料的陶瓷容器中，放入微波炉，先在小微波功率辐射下预热，再改用所需功率在一定时间内进行炭化活化。冷却后，用适量的盐酸酸洗，干燥、粉碎得到高比表面积活性炭。本发明制备工艺基于微波加热技术，简单快速；利用煤与塑料的协同效应制备活性炭，其亚甲基蓝和碘的吸附值高，可用于废水处理，同时消除“白色污染”，应用前景广阔。
文档编号C01B31/00GK101734656SQ20081023234
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月20日 优先权日2008年11月20日
发明者杨志远 申请人:西安科技大学