一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品

本发明属于活性炭制备，尤其涉及一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品。

背景技术：

1、城市固体生活垃圾主要是指在日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物，随着人们生活水平的提高，每年产生的城市固体生活垃圾越来越多。目前，城市固体生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧这三种。然而，填埋处理需占用大量土地，同时垃圾中有害成份对大气、土壤及水源也会造成严重污染，不仅破坏生态环境，还严重危害人体健康；堆肥处理需要对垃圾要进行分拣、分类，要求垃圾的有机含量较高，而且堆肥处理不能减量化，仍需占用大量土地；焚烧则是将有机垃圾在高温及供氧充足的条件下氧化成惰性气态物和无机不可燃物，以形成稳定的固态残渣。由于焚烧过程减量化程度高，处理周期短，占地面积小，应用范围最广。

2、例如，申请号为201310098361.x的专利公开了一种利用城市固体废弃物作为原料制备活性炭的方法，其是以城市固体废弃物作为原料，将原料进行干燥、粉碎等预处理，之后加入koh热解煅烧，从而得到活性炭样品，比表面积最高达到646.32m2/g。虽然上述方法能够成功制备生物炭，但是在活化过程中用到的碱类活化剂(koh)，碱炭比为2:1-4:1。在活化剂用量过多的情况下，会导致生物炭基材料在活化过程中发生机械性断裂，被蚀刻的孔断裂后成为新的表面，由此导致活化剂失去在已有的孔洞中继续蚀刻活性炭内部，使小孔变为大孔的能力，从而导致总孔体积的下降，比表面积和性能进一步降低。基于此，有必要提出一种使用城市固体生活垃圾制备活性炭的新方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品。

2、为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：

3、本发明的技术方案之一：

4、一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，包括以下步骤：城市固体生活垃圾经压缩脱水、碳化并粉碎，得到原料粉末，将原料粉末与氧化钙、氨基磺酸混合，在保护气氛下高温活化处理，得到活化产物，将活化产物酸浸、洗涤、固液分离，干燥至恒重，制备得到活性炭。

5、进一步地，所述压缩脱水的温度为100℃-120℃，脱水至含水量≤15％。城市固体生活垃圾往往含水量较高，经过压缩脱水降低其内部的含水量可以得到干燥的碳源粉末，更有利于后续碳化及活化的进行。

6、进一步地，所述碳化的温度为200℃-400℃，时间为1h-4h。碳化过程可以使原料粉末表面部分形成孔道结构，具有高比表面积，孔道结构更有利于与氧化钙、氨基磺酸的混合，使氧化钙、氨基磺酸颗粒以嵌入的方式与原料粉末结合。

7、进一步地，所述粉碎为粉碎至100目-200目。

8、进一步地，所述原料粉末与氧化钙、氨基磺酸的质量比为10∶(4-6)∶(1-3)。在制备过程中，原料粉末率先与氧化钙混合，氧化钙的添加能够提高原料粉末的机械强度，在高温活化处理的过程中使原料不发生机械性断裂，之后再与氨基磺酸混合，在高温活化处理后使活性炭原料形成均匀分布的中孔，从而提高活性炭的比表面积。

9、进一步地，所述保护气氛为氮气或氩气。

10、进一步地，所述高温活化处理的温度为500℃-750℃，活化时间为1h-2.5h。高温活化处理过程会进一步形成大孔、介孔、微孔的多级孔道结构的活性炭材料，进一步提高活性炭的比表面积。

11、进一步地，酸浸过程用到的酸为盐酸和/或硫酸，酸浓度为0.5mol/l-2mol/l。

12、进一步地，所述酸浸的时间为30min-50min。经酸浸除去多余的氧化钙、氨基磺酸。

13、进一步地，所述洗涤为用水洗涤至中性。

14、本发明的技术方案之二：

15、一种上述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法制备得到的活性炭。

16、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

17、(1)本发明所用到的原料为城市固体生活垃圾，其所含大部分物质是有机物，碳源来源丰富，具备了制备活性炭的客观条件，本发明将其变废为宝，制备成本低廉，实现了固体废弃物的再利用。

18、(2)本发明的方法简单、条件易于控制，更易于推广生产，制备得到的活性炭具有更高的比表面积，可以进一步将其用于污水处理、催化剂载体、吸附甲醛等各个领域。

技术特征：

1.一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：城市固体生活垃圾经压缩脱水、碳化并粉碎，得到原料粉末，将原料粉末与氧化钙、氨基磺酸混合，在保护气氛下高温活化处理，得到活化产物，将活化产物酸浸、洗涤、固液分离，干燥至恒重，制备得到活性炭。

2.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述压缩脱水的温度为100℃-120℃，脱水至含水量≤15％。

3.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述碳化的温度为200℃-400℃，时间为1h-4h。

4.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述粉碎为粉碎至100目-200目。

5.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述原料粉末与氧化钙、氨基磺酸的质量比为10∶(4-6)∶(1-3)。

6.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述高温活化处理的温度为500℃-750℃，活化时间为1h-2.5h。

7.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，酸浸过程用到的酸为盐酸和/或硫酸。

8.根据权利要求7所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述酸浸的时间为30min-50min。

9.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法，其特征在于，所述洗涤为用水洗涤至中性。

10.一种权利要求1-9任一项所述的城市固体生活垃圾制备活性炭的方法制备得到的活性炭。

技术总结
本发明提出了一种城市固体生活垃圾制备活性炭的方法及其产品，属于活性炭制备技术领域。本发明的方法以城市固体生活垃圾为原料，将其变废为宝，制备成本低廉，实现了固体废弃物的再利用，城市固体生活垃圾经压缩脱水、碳化并粉碎，得到原料粉末，将原料粉末与氧化钙、氨基磺酸混合，在保护气氛下高温活化处理，得到活化产物，将活化产物酸浸、洗涤、固液分离，干燥至恒重，制备得到活性炭。本发明的方法简单、条件易于控制，更易于推广生产，制备得到的活性炭具有更高的比表面积。

技术研发人员：林志伟,郭荣鑫,杨洋,林润生,颜峰,付朝书
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15