用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法
【专利摘要】本发明涉及用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法。将竹质活性炭粉放入搅拌器中并加入去离子水，然后加入粘土及浓度为20-40wt%的水性聚氨酯树脂水溶液，搅拌至均匀；将混合均匀的混合物转移至成型设备中制成竹质活性炭成形体；在温度为65-80℃之间进行干燥，然后再将温度逐步升温至150-160℃进行烘干，制备得到成型竹质活性炭。所述成形竹质活性炭中的竹质活性炭粉的含量为85-95wt%，粘土为2-5wt%，水性聚氨酯树脂为3-10wt%。本发明的用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法简单，没有“三废”排放，无环境污染。所得成形竹质活性炭性能良好，尤其适用于在水处理、空气净化、干燥剂等方面的应用。
【专利说明】用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环保领域，特别涉及一种用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法。
【背景技术】
[0002]活性炭是一种重要的多孔功能材料，其生产和应用已经有100多年的历史。由于其丰富的孔结构和发达的比表面积，活性炭广泛应用于液相和气相的吸附、脱色、精制、分离催化领域，在食品、医药、化工、环保等方面都有十分重要意义。社会发展和科技进步对活性炭的应用提供了更大的市场空间和提出了更高的要求。首先，从制造活性炭的原料来看，活性炭生产的原料不只是局限于煤炭、石油等一类不可再生资源，而更倾向于一类低炭、环保和可再生的资源，如生物质资源。从产品形式上，也由最初单一的粉末活性炭演变出多种新型活性炭制品，各种成形活性炭的出现拓宽了该产品的应用领域。与粉末活性炭相比，成形活性炭具有较大的尺寸和一定形状，有较高的堆密度与强度，且无粉尘污染。虽然其较高的堆密度与较大的尺寸，及粘接球形工艺，会导致其比表面积有一定损失，即单位质量表面积低于粉末活性炭，但由于堆密度大幅度提高，单位体积表面积要远远高于粉末活性炭。在储藏运输过程中，堆密度、单位体积表面积高的球形活性炭更具优势。同时，成形活性炭具有表面光滑、耐磨性好、填充密度高、颗粒分布均匀等特点，有利于满足不同行业的多种用途。
[0003]利用竹材料生产活性炭是我国活性炭产业的一大特色。我国地处世界竹子分布的中心，是竹类植物种质资源最丰富的国家，在中国分布的竹种有39属500多个种，竹林面积达500万公顷，占世界竹林总面积的30%。竹子具有生长快、材质好、周期短(毛竹4-5年成材)、一次栽培管理得当便可持续利用等独特的生物学特征，同时，竹材作为一种天然材料，有特殊的化学组成和微观孔隙构造，是制备高性能活性炭的理想原料之一。但综合现有竹质活性炭产品，还存在着下列缺陷:(1)粒径大于2毫米的竹炭很难活化生成比表面积较大、且孔径分布较一致的成形竹质活性炭，因此，高比表面积(大于800平方米/克)的竹质活性炭常常是粉末状。(2)由于竹材特殊的结构特点，竹质活性炭中含有的介孔(孔径在2-50纳米之间)比例较低，这一孔径同大多数粘结剂分子的大小相匹配，在成形过程中易造成大量的介孔堵塞，结果造成成形竹质活性炭的有效功能降低。
[0004]为此，研发低成本、高效和环保的竹质活性炭的成形技术，可进一步发挥成形竹质活性炭在吸附、除臭、杀菌、过滤、环境保护等方面的多种功能，拓展竹质活性炭的应用空间。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于充分利用竹质活性炭的优点，克服现有类似产品的技术不足，从而提供一种低成本、高效的用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法，以拓展竹活性炭的使用范围。[0006]本发明的用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法包括以下步骤:
[0007]I)按照成形竹质活性炭中含有85_95wt%的竹质活性炭粉，将竹质活性炭粉放入搅拌器中，加入是竹质活性炭粉重量60-80%的去离子水，搅拌至所加入的去离子水吸附到竹质活性炭中，然后按照成形竹质活性炭中含有2-5wt%的粘土，加入粘土，继续搅拌至均匀；按照成形竹质活性炭中含有3-10%的水性聚氨酯树脂，加入浓度为20-40wt%的水性聚氨酯树脂水溶液，搅拌至均匀；然后快速将混合均匀的混合物转移至成型设备中制成各种形状、大小的竹质活性炭成形体；
[0008]2)将步骤I)得到的竹质活性炭成形体在温度为65-80°C之间进行干燥，(一般干燥的时间为2-3小时)，然后再将温度逐步升温至150-160°C进行烘干(一般烘干的时间为
0.5-1小时)，制备得到成型竹质活性炭。
[0009]所述的成形竹质活性炭中的竹质活性炭粉的含量为85_95wt%，粘土的含量为
2-5wt%,水性聚氨酯树脂的含量为3-10wt%。
[0010]所述的成型竹质活性炭的含水量小于2wt%。
[0011]所述的竹质活性炭粉的粒度小于100目；所述的竹质活性炭粉的BET比表面积大
于800平方米/克。
[0012]所述的粘土的粒度小于100目；选自既有较大的中孔又具有一定粘结性能的叶腊石、凹凸棒石和膨润土中的一种或几种。
[0013]所述的成形竹质活性炭的堆密度为0.46-0.6克/立方厘米。
[0014]本发明的用竹质活性炭粉生`产成形竹质活性炭的方法简单，没有“三废”排放，无环境污染。本发明的用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法适合于各种形状的成形竹质活性炭的生产，所得成形竹质活性炭性能良好，尤其适用于在水处理、空气净化、干燥剂等方面的应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1.本发明的用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法的工艺流程示意图。
[0016]具体实现方式
[0017]实施例1.[0018]请参见图1。将500克BET比表面积为900平方米/克，粒度小于200目的竹质活性炭粉放入搅拌器中，逐步加入350克去离子水，搅拌至所加入的去离子水吸附到竹质活性炭中，再加入20克粒度小于200目的凹凸棒石粘土，继续搅拌约20分钟，再加入65克(浓度为30wt%)的水性聚氨酯树脂水溶液，搅拌约10分钟至均匀，然后迅速将混合均匀的混合物转移到通用的圆盘造粒机中进行造粒，再将粒状的竹质活性炭成形体放入65°C的烘箱中烘干2小时，然后再将温度逐步升高至150°C，烘干0.5小时，得到粒度为1-3毫米的成型竹质活性炭产品，其含水率为1.6wt%。采用美国麦克公司生产的ASPA2020型吸附仪测定该粒状的成型竹质活性炭的BET比表面积为726平方米/克，堆密度为0.48克/立方厘米。
[0019]实施例2.[0020]将1000克BET比表面积为1200平方米/克，粒度小于200目的竹质活性炭粉放入搅拌器中，逐步加入780克去离子水，搅拌至所加入的去离子水吸附到竹质活性炭中，再加入粒度小于200目的叶腊石粘土 25克、凹凸棒石粘土 20克，继续搅拌约20分钟，再加入120克(浓度为30wt%)的水性聚氨酯树脂水溶液,搅拌至均匀,然后迅速将混合均匀的混合物转移到块状模具中(横截面20cmX IOcmX 2cm)，在0.3MPa的压力下压制10分钟，然后脱模，将块状的竹质活性炭成形体放入70°C的烘箱中烘干2.5小时，然后再将温度逐步升高至160°C，烘干I小时，得到含水率为1.3wt%的块状竹质活性炭产品。采用美国麦克公司生产的ASPA2020型吸附仪测定该块状竹质活性炭的BET比表面积为836平方米/克，堆密度为0.51克/立方厘米。
[0021]实施例3.[0022]将20千克BET比表面积为900平方米/克，粒度小于200目的竹质活性炭粉放入搅拌器中，逐步加入13千克去离子水，搅拌至所加入的去离子水吸附到竹质活性炭中，再加入1000克粒度小于200目的凹凸棒石粘土，继续搅拌约25分钟，再加入2.5千克(浓度为35wt%)的水性聚氨酯树脂水溶液，搅拌约15分钟至均匀，然后迅速将混合均匀的混合物转移到通用的无陷汤圆机中，生产出粒径为0.8-1厘米的球形竹质活性炭，再将球形竹质活性炭成形体放入70°C的烘箱中烘干2.5小时，然后再将温度逐步升高至156°C，烘干I小时，得到球形竹质活性炭产品，其含水率为1.2wt%。采用美国麦克公司生产的ASPA2020型吸附仪测定该球形竹质活性炭颗粒的BET比表面积为687平方米/克，堆密度为0.55克/立方厘米 。
【权利要求】
1.一种用竹质活性炭粉生产成形竹质活性炭的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤: （1）按照成形竹质活性炭中含有85-95wt%的竹质活性炭粉，将竹质活性炭粉放入搅拌器中，加入是竹质活性炭粉重量60-80%的去离子水，搅拌至所加入的去离子水吸附到竹质活性炭中，然后按照成形竹质活性炭中含有2-5wt%的粘土，加入粘土，继续搅拌至均匀；按照成形竹质活性炭中含有3-10%的水性聚氨酯树脂，加入浓度为20-40wt%的水性聚氨酯树脂水溶液，搅拌至均匀；然后将混合均匀的混合物转移至成型设备中制成竹质活性炭成形体； 2)将步骤1)得到的竹质活性炭成形体在温度为65-80°C之间进行干燥，然后再将温度逐步升温至150-160°C进行烘干，制备得到成型竹质活性炭。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的干燥的时间为2-3小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的烘干的时间为0.5-1小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的竹质活性炭粉的粒度小于100目。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是:所述的竹质活性炭粉的BET比表面积大于800平方米/克。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的粘土的粒度小于100目；选自叶腊石、凹凸棒石和膨润土中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的成型竹质活性炭的含水量小于2wt%。
8.根据权利要求1或7所述的方法，其特征是:所述的成形竹质活性炭的堆密度为0.46-0.6克/立方厘米。
【文档编号】C01B31/08GK103803543SQ201210451920
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年11月12日
【发明者】钟哲科, 杨慧敏, 季顺山, 陈法贵 申请人:浙江泽可生物科技有限公司