专利名称：一种高性能骨炭的制备方法
技术领域：
本发明涉及活性炭的制备领域，具体地说是一种充分利用动物骨头并具有成本低、吸附净化能力强的高性能骨炭的制备方法。
背景技术：
活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积(500-3000 Itl2 /g),吸附性能良好，对气体、溶液中的有机或无机物质以及胶体颗粒等有很强的吸附能力，具有足够的化学稳定性、机械强度，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水和有机溶剂，使用失效后容易再生等良好性能，在食品工业、制糖、医药、化工、环保、国防、农业、燃料气存储、气体分离、催化反应等众多领域具有广泛的用途。制备活性炭的原料有木材、焦炭、石油焦、各种坚果壳、纸浆废液、植物秸杆、合成纤维、废旧塑料等。我国人口较多，每天饮食都离不开肉类食品。动物骨煮汤以后即作为废弃物扔掉，被废弃腐烂的动物骨头随处可见，不但污染了环境而且浪费了资源。如何将动物骨头资源充分地利用起来，成为当今人们生活中噬需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种充分利用动物骨头并具有成本低、吸附净化能力强的高性能骨炭的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案解决的:
一种高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行: (1)将经过脱脂脱胶的动物骨头破碎成1-5mm的颗粒；
(2)将颗粒状动物骨头送入碳化活化炉内，以5-10°C/min的升温速率将炉温升温至5000C _550°C后加入复合活化剂，接着继续升温至650°C _750°C后保持恒温1_3小时；
(3)恒温结束后继续通入复合活化剂并使炉温快速冷却至150°C-180°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；
(4)将碳化活化后的骨炭加入碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗5-10次；
(5)将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗5-10次将ph值调整为
7.0-8.0 ；
(6)漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭。所述步骤(2)和步骤(3)中的复合活化剂为二氧化碳和水蒸汽的混合物。所述步骤(2)中的复合活化剂按照每小时0.1-1千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内。所述步骤(3)中的复合活化剂按照每小时0.5-2千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内。所述步骤(4)中 的碱性水溶液为氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液。所述步骤(4)中的碱性水溶液浓度为2-15%。
所述步骤(4)中的碱性水溶液每次煮洗时和骨炭的重量比为5-10:1。所述步骤(5)中的溶有二氧化碳的水溶液每次漂洗时和骨炭的重量比为8-15:1。本发明相比现有技术有如下优点:
本发明采用常见的牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等动物骨头制备骨炭，复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出，并在制备过程中充分采用煮洗、漂洗的方式去除骨炭中的异味及调整骨炭的Ph值，具有工艺简单、成本低及制得的骨炭吸附净化能力强的特点。本发明制得的骨炭中的羟基磷酸钙能够与水中的重金属、氟离子等发生化学置换反应，吸附去除水中的重金属(砷、铬、镉、铷等)离子、氟离子等，达到净化水的目的，由于该骨炭的吸附净化能力强，因此净化后的水质可达到饮用水的标准。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1
首先将经过脱脂脱胶的动物骨头(如牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等)破碎成1-5 mm的颗粒；然后将颗粒状动物骨头输送进入碳化活化炉内，以5°C /min的升温速率将炉温升温至500°C，接着将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.4千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，然后继续升温至720°C后保持恒温1.5小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出；恒温结束后继续将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.5千克复合活化剂/千克动物骨头的比 例 输入碳化活化炉内，并使炉温快速冷却至150°C后停止输入复合活化齐U，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入氢氧化钾或氢氧化钠制成的浓度为8%的碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗8次以去除骨炭中的异味，其中每次煮洗时碱性水溶液和骨炭的重量比为7:1 ;将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗9次将ph值调整为7.0-8.0，每次漂洗时溶有二氧化碳的水溶液和骨炭的重量比为10:1 ;漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭，该高性能骨炭还可根据需要破碎成所需的粒径。实施例2
首先将经过脱脂脱胶的动物骨头(如牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等)破碎成1-5 mm的颗粒；然后将颗粒状动物骨头输送进入碳化活化炉内，以5°C /min的升温速率将炉温升温至520°C，接着将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时I千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，然后继续升温至680°C后保持恒温2小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出；恒温结束后继续将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时1.8千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，并使炉温快速冷却至170°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入氢氧化钾或氢氧化钠制成的浓度为12%的碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗6次以去除骨炭中的异味，其中每次煮洗时碱性水溶液和骨炭的重量比为9:1 ;将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗6次将ph值调整为7.0-8.0，每次漂洗时溶有二氧化碳的水溶液和骨炭的重量比为13:1 ;漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭，该高性能骨炭还可根据需要破碎成所需的粒径。实施例3
首先将经过脱脂脱胶的动物骨头(如牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等)破碎成1-5 mm的颗粒；然后将颗粒状动物骨头输送进入碳化活化炉内，以10°C /min的升温速率将炉温升温至550°C，接着将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.6千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，然后继续升温至650°C后保持恒温3小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出；恒温结束后继续将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时2千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，并使炉温快速冷却至160°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入氢氧化钾或氢氧化钠制成的浓度为2%的碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗10次以去除骨炭中的异味，其中每次煮洗时碱性水溶液和骨炭的重量比为5:1 ;将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗10次将ph值调整为7.0-8.0，每次漂洗时溶有二氧化碳的水溶液和骨炭的重量比为8:1;漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭，该高性能骨炭还可根据需要破碎成所需的粒径。实施例4
首先将经过脱脂脱胶的动物骨头(如牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等)破碎成1-5 mm的颗粒；然后将颗粒状动物骨头输送进入碳化活化炉内，以8°C /min的升温速率将炉温升温至540°C，接着将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.1千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输 入碳化活化炉内，然后继续升温至750°C后保持恒温I小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出；恒温结束后继续将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.6千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，并使炉温快速冷却至180°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入氢氧化钾或氢氧化钠制成的浓度为15%的碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗5次以去除骨炭中的异味，其中每次煮洗时碱性水溶液和骨炭的重量比为10:1 ;将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗5次将ph值调整为7.0-8.0，每次漂洗时溶有二氧化碳的水溶液和骨炭的重量比为15:1 ;漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭，该高性能骨炭还可根据需要破碎成所需的粒径。实施例5
首先将经过脱脂脱胶的动物骨头(如牛骨、羊骨、马骨、骆驼骨等)破碎成1-5 mm的颗粒；然后将颗粒状动物骨头输送进入碳化活化炉内，以6°C /min的升温速率将炉温升温至530°C，接着将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时0.3千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，然后继续升温至700°C后保持恒温I小时以利于挥发物油烟气体的排出，其中复合活化剂的输入有利于加快碳化学成分的生成以及提高骨炭的比表面积，恒温状态下有利于碳化活化过程中挥发物油烟气体的排出；恒温结束后继续将二氧化碳和水蒸汽混合后制成的复合活化剂按照每小时1.5千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内，并使炉温快速冷却至150°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入氢氧化钾或氢氧化钠制成的浓度为5%的碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗8次以去除骨炭中的异味，其中每次煮洗时碱性水溶液和骨炭的重量比为7:1 ;将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗8次将ph值调整为7.0-8.0，每次漂洗时溶有二氧化碳的水溶液和骨炭的重量比为11:1 ;漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭，该高性能骨炭还可根据需要破碎成所需的粒径。对以上实施例1-实施例5所制的高性能骨炭的部分属性进行测试，并与巴西骨炭和欧美进口骨炭的各项对应测试数据进行比较，得到下表所示的内容。
权利要求
1.一种高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述的制备方法按下述步骤进行: (1)将经过脱脂脱胶的动物骨头破碎成1-5IM的颗粒； (2)将颗粒状动物骨头送入碳化活化炉内，以5-10°C/min的升温速率将炉温升温至5000C _550°C后加入复合活化剂，接着继续升温至650°C _750°C后保持恒温1_3小时； (3)恒温结束后继续通入复合活化剂并使炉温快速冷却至150°C-180°C后停止输入复合活化剂，接着继续使炉温冷却至100°C以下后出料； (4)将碳化活化后的骨炭加入碱性水溶液中，然后通入蒸汽煮洗5-10次； (5)将煮洗后的骨炭放入溶有二氧化碳的水溶液中漂洗5-10次将ph值调整为7.0-8.0 ； (6)漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭。
2.根据权利要求1所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(2)和步骤(3)中的复合活化剂为二氧化碳和水蒸汽的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中的复合活化剂按照每小时0.1-1千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内。
4.根据权利要求1或2所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中的复合活化剂按照每小时0.5-2千克复合活化剂/千克动物骨头的比例输入碳化活化炉内。
5.根据权利要求1所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中的碱性水溶液为氢氧化钾 或氢氧化钠的水溶液。
6.根据权利要求1或5所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中的碱性水溶液浓度为2-15%。
7.根据权利要求6所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(4)中的碱性水溶液每次煮洗时和骨炭的重量比为5-10:1。
8.根据权利要求1所述的高性能骨炭的制备方法，其特征在于所述步骤(5)中的溶有二氧化碳的水溶液每次漂洗时和骨炭的重量比为8-15:1。
全文摘要
本发明公开了一种高性能骨炭的制备方法，该制备方法按下述步骤进行首先将经过脱脂脱胶的动物骨头破碎成1-5㎜的颗粒；然后将颗粒状动物骨头送入碳化活化炉内，炉温以5-10℃/min升温至500℃-550℃后加入复合活化剂，继续升温至650℃-750℃后保持恒温1-3小时；使炉温快速冷却至150℃-180℃后停止输入复合活化剂，在炉温冷却至100℃以下后出料；将碳化活化后的骨炭加入碱性水溶液中通入蒸汽煮洗5-10次；煮洗后的骨炭放入二氧化碳水溶液中漂洗5-10次将pH值调整为7.0-8.0；漂洗后捞出晾干或烘干后即得成品高性能骨炭。本发明具有工艺简单、成本低的特点，制得的骨炭吸附净化能力强。
文档编号C01B31/10GK103121681SQ201310031530
公开日2013年5月29日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者刘明秋, 邹开良 申请人:江苏国正新材料科技有限公司