一种制备活性炭的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及碳材料技术领域，尤其涉及一种制备活性炭的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳 以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细 孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。而且活性 炭的炭粒中还有更细小的孔--毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表 面积很大，所以能与气体(杂质）充分接触。当这些气体(杂质）碰到毛细管被吸附，起净化 作用。由于活性炭良好的吸附系能，其在现有技术中得到了广泛的应用，如在石化工业主要 用于无碱脱臭、乙烯脱盐水、催化剂载体和水净化及污水处理；在电力行业主要用于电厂水 质处理剂保护；在化工行业主要用于化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱 色、静置；食品行业主要用于饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯和除臭；在黄 金工业主要用作黄金提取和尾液回收；在环保行业主要用于污水处理、废气及有害气体的 治理、气体净化。
[0003] 按照制造方法，活性炭可分为化学法活性炭、物理法活性炭、化学一物理法和物 理一化学法活性炭。目前主要应用的是化学法制备活性炭，活性炭的主要原料几乎可以是 所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高 温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。现有技术这种制备活性炭的方法具有较高 的经济成本，且如煤这种原料具有不可再生性，不利于工艺的可持续发展。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种制备活性炭的方法和设备，本发明提供的方法具有巨 大的经济效益。
[0005] 本发明提供了一种制备活性炭的方法，包括以下步骤：
[0006] 提供生物质原料水解后的废渣，所述废渣包括木质素和纤维素；
[0007] 将所述废渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性炭。
[0008] 优选的，所述催化剂为磷酸和/或氯化锌。
[0009] 优选的，所述废渣为过孔径为6目~16目的双层筛的废渣颗粒。
[0010] 优选的，所述废渣的重量含水量为20wt%以下。
[0011] 优选的,所述废渔的绝干质量与所述催化剂的质量比为1:1. 2~3. 0:1。
[0012] 优选的，所述将所述废渣在催化剂的作用下进行炭化活化具体为：
[0013] 将所述废渣与催化剂混合，得到混合物料；
[0014] 将所述混合物料进行炭化活化；
[0015] 所述废渔与催化剂混合的时间为5min~20min。
[0016] 优选的，所述炭化活化的温度为450°C~500°C。
[0017] 优选的，所述炭化活化的时间为40min~90min。
[0018] 优选的，所述炭化活化后还包括以下步骤：
[0019] 回收所述炭化活化得到活化料中的催化剂；
[0020] 将所述回收后得到的炭进行洗涤、干燥和粉碎，得到活性炭。
[0021] 本发明提供了一种制备活性炭的设备，包括废渣进料装置；
[0022] 第一进料口与所述废渣进料装置出料口相连的物料混合装置；
[0023] 出料口与所述物料混合装置的第二进料口相连的催化剂进料装置；
[0024] 进料口与所述物料混合装置的出料口相连的炭化活化装置。
[0025] 优选的，所述废渣进料装置包括废渣储存装置；
[0026] 进料口与所述废渣储存装置的出料口相连的第一干燥装置；
[0027] 进料口与所述第一干燥装置出料口相连的过滤装置。
[0028] 优选的，所述过滤装置包括粉碎装置和过滤筛；
[0029] 所述过滤筛为孔径为6目~16目的双层筛。
[0030] 优选的，还包括进料口与所述炭化活化装置的出料口相连的催化剂回收装置，所 述催化剂回收装置的第一出料口与所述物料混合装置的第三进料口相连；
[0031] 进料口与所述催化剂回收装置的第二出料口相连的水洗装置；
[0032] 进料口与所述水洗装置出料口相连的第二干燥装置；
[0033] 进料口与所述第二干燥装置出料口相连的粉碎装置。
[0034] 优选的，所述粉碎装置包括进料口与所述第二干燥装置出料口相连的粉碎机；
[0035] 进料口与所述粉碎机出料口相连的分离器；
[0036] 进料口与所述分离器出料口相连的收集器。
[0037] 本发明提供了一种制备活性炭的方法，包括以下步骤：提供废渣，所述废渣为生物 质原料提取了半纤维素后的残渣；将所述废渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性 炭。本发明提供的制备活性炭的方法以生物质原料提取半纤维素后的残渣为原料，如糠醛 渣和/或木糖渣，采用化学法制备得到活性炭。与现有技术相比，本发明采用生物质提取了 半纤维素后的残渣为原料，实现了对这些残渣的回收利用，避免了这些残渣对环境的污染， 具有较高的环保价值；而且，本发明提供的方法进行活性炭的制备，具有巨大的经济效益， 以制备1吨糠醛为例，现有技术制备1吨糠醛后，剩余的糠醛渣没有任何经济效益，本发明 提供的方法会同时联产得到3吨活性炭，产生额外的3吨活性炭的效益；而现有技术制备活 性炭的厂家是以木屑、煤或果壳为原料，成本在2000元/吨活性炭，而本发明是采用废弃的 糠醛渣或木糖渣为原料，没有原料成本，还带来了活性炭的效益。
【附图说明】
[0038] 图1为本发明实施例提供的制备活性炭设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039] 本发明提供了一种制备活性炭的方法，包括以下步骤：
[0040] 提供生物质原料水解后的废渣，所述废渣包括生物质原料包括木质素和纤维素；
[0041] 将所述废渣在催化剂的作用下进行炭化活化，得到活性炭。
[0042] 本发明以包括木质素和纤维素的生物质原料的残渣为原料，通过化学法制备得到 活性炭。本发明提供的制备活性炭的方法实现了对包括木质素和纤维素的废渣的回收利 用，如糠醛渣和/或木糖渣，且大大降低了生产活性炭的成本，具有巨大的经济效益。
[0043] 本发明首先提供废渣，在本发明中，所述废渣是指生物质原料水解后的废渣，如制 备糠醛后得到的糠醛渣或制备木糖后得到的木糖渣，所述废渣包括木质素和纤维素，优选 还包括没有水解完全的半纤维素。在本发明中，所述废渣优选为木糖渣和/或糠醛渣。本 发明对所述生物质原料的种类没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的生物质原料即 可，如可以为制备糠醛的生物质原料，在本发明中，所述生物质原料优选为玉米芯和/或甘 蔗渣。本发明对所述废渣的来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的糠醛渣或木 糖渣即可。
[0044] 在本发明中，所述糠醛渣优选按照以下方法获得：
[0045] 将生物质原料进行酸解，得到糠醛液和糠醛渣。
[0046] 本发明优选将生物质原料先进行除尘和粉碎，得到生物质原料颗粒，再将所述生 物质原料颗粒进行酸解，得到糠醛液和糠醛渣。本发明对所述除尘和粉碎的方法没有特殊 的限制，采用本领域技术人员熟知的除尘和粉碎的而技术方案即可。如可采用本领域技术 人员熟知的振荡筛去除生物质原料中的尘土、杂物，去除的尘土和杂物可被输送至锅炉焚 烧或作为垃圾处理。在本发明中，所述生物质原料颗粒的粒径优选不大于20mm，更优选为不 大于18mm，最优选为不大于15mm ;本发明将所述生物质原料粉碎后再进行酸解，加大了酸 解时生物质原料与酸的接触面积，缩短了浸透时间，有利于植物半纤维素和聚戊糖的水解， 便于糠醛引出，提高了产品回收率，并缩短了水解时间。
[0047] 完成对所述生物质原料的粉碎后，本发明将得到的生物质原料颗粒与酸混合，进 行酸解，得到糠醛液和糠醛渣。本发明优选将所述生物质原料颗粒浸于酸液中，使所述酸 液浸透所述生物质原料颗粒，然后再进行水解。在本发明中，所述酸优选为硫酸和/或磷 酸，更优选为磷酸；所述硫酸的质量浓度优选为5%~10% ;所述磷酸的质量浓度优选为小于 10%，更优选为5%~10%最优选为6%~8%。在工业生产中，本发明优选将市售浓硫酸或浓 磷酸稀释，得到生物质原料酸解所用的酸液，所述稀释用水优选为糠醛初馏得到的废水，本 发明优选将所述初馏废水降温至70°C以下后用作所述稀释用水，更优选为降温至65°C。本 领域技术人员可采用熟知的降温方法对所述初馏废水进行降温，本发明对此没有特殊的限 制，如可以所述初馏废水可采用循环水降温；在较高温度的季节，也可向所述初馏废