专利名称：一种制备水处理用煤质活性炭的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备水处理用煤质活性炭的方法，特别涉及一种对于天然水或有
机物含量高的工业污水具有良好处理效果并且具有高强度和高耐磨性的煤质活性炭的制 备方法。
背景技术：
活性炭是现代社会生活、工业生产和环境保护治理中一种最有效的炭质吸附材 料。由于煤基活性炭生产技术的进步，煤基活性炭产品性能有了很大的改善和提高，并且随 着工业技术的进步和森林资源的逐步减少，煤基活性炭已经显示出其更强的生命力。随着 世界工业的高速发展，活性炭的用途不断扩大，需求量日益增长，尤其是高品质活性炭，市 场上的需求更加旺盛。目前，世界年生产活性炭不足百万吨，据有关资料统计，今后几年国 际活性炭市场的需求量仍将以每年5%以上的速度增加。 在国外，活性炭的生产主要集中在美国、俄罗斯、东南亚等国家的万吨以上大型活 性炭企业，企业的规模和实力都很强，主要生产高品质的高档活性炭，普通活性炭由于受资 源、劳动力和环保的制约，基本上不生产。然而，由于美国、欧盟等世界发达国家的不断发 展、进步以及人们生活水平的提高，又使他们成为世界上活性炭的应用大国。尽管我国是世 界上活性炭的生产大国，但并不是活性炭的生产强国和应用大国。我国由于企业规模小，生 产装备差，技术水平低，导致活性炭新产品开发困难，产品品种少。 目前，活性炭在水处理行业中有广泛应用，然而，通常制备的煤质活性炭在对天然 水或有机物含量高的工业污水的治理方面表现不佳，应用受到限制。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种制备水处理用煤质活性炭的方法，
在不使用粘接剂的情况下获得对于天然水或有机物含量高的工业污水具有良好处理效果
并且具有高强度和高耐磨性的煤质活性炭。 本发明的目的通过下列技术方案实现。 —种制备水处理用煤质活性炭的方法，包括以下步骤 (1)配料 分别选取灰分< 3重量％、挥发分30 35重量％的大同弱粘煤，以及褐煤，将上 述原煤破碎为2 10毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下配比进行配料大同弱粘煤 75 90重量份，褐煤10 25重量份；
(2)粉碎 将步骤(1)中的配料粉碎，过200目筛；
(3)压制 将步骤(2)中得到的粉末干压成型，例如块状； [OOM] (4)预氧化及碳化
利用温度为250 27(TC、压力为0. 5 0. 6MPa的流动热空气，对步骤(4)中得到 的成型体进行氧化处理5 10h，然后在无氧条件下分段碳化首先以2 5°C /min的升温 速率升温至150 30(TC之间的任意温度保持1 2h进行预碳化，然后在400 55(TC下 进一步碳化2 4小时；
(5)活化 采用两段活化，首先在水蒸汽气氛中于800 IOO(TC下活化1 3小时，然后在10 体积％ 30体积％的水蒸汽和70体积％ 90体积％的烟道气构成的混合气氛中于800 950。C下活化10 40小时；
以及任选的精制步骤 通过酸洗除去步骤(5)所得活性炭中的大部分灰分以及重金属等杂质，然后水 洗。 步骤(5)中所述混合气氛的组成为15体积％ 20体积％的水蒸汽和80体积％ 85体积％的烟道气。 酸洗步骤中所用的酸是硫酸或磷酸。酸洗温度为10 80°C。
本发明的制备方法与现有技术相比具有如下优点 (1)采用不同煤种混配技术，利用不同煤种的"特征初始孔隙"的特性，按不同混配 比例来改善产品的孔隙结构。
(2)通过控制预氧化和碳化条件，能够调节活性炭的吸附能力和堆比重。
(3)通过控制分段活化的气氛、温度和时间，能够进一步调控孔隙分布，提高对大
分子有机物的吸附能力。 (4)无需添加粘接剂，通过采用国产干法辊式压块机进行干粉压制成型能够获得 强度大于92%并且耐磨性好的活性炭产品。
具体实施例方式
下面参照实施例更具体地描述本发明。
实施例1 将大同弱粘煤和褐煤分别破碎为4 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比进行配料大同弱粘煤80kg，褐煤20kg ;粉碎，过200目筛，混合均匀；用国产WZ-500干 法辊式压块机(河北省辛集市杰达设备有限公司)将粉末干压成块；用温度为27(TC、压力 为0. 6MPa的流动热空气对成型体进行氧化处理6h，在无氧条件下以3°C /min的升温速率 升温至250°C ，在该温度下预碳化2h，然后在450°C下进一步碳化3h ;采用两段活化，首先在 水蒸汽气氛中于80(TC下活化2小时，然后在20体积％的水蒸汽和80体积％的烟道气构成 的混合气氛中于80(TC下活化25小时；在常温下用20%硫酸水溶液浸泡活化产物，水洗。
实施例2 将大同弱粘煤和褐煤分别破碎为6 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比进行配料大同弱粘煤75kg，褐煤25kg ;粉碎，过200目筛，混合均匀；粉末干压成块；
用温度为26(TC、压力为0. 5MPa的流动热空气对成型体进行氧化处理10h，在无氧条件下以 5°C /min的升温速率升温至25(TC，在该温度下预碳化3h，然后在45(TC下进一步碳化3h ; 采用两段活化，首先在水蒸汽气氛中于80(TC下活化3小时，然后在15体积％的水蒸汽和85体积％的烟道气构成的混合气氛中于80(TC下活化30小时；在常温下用20%硫酸水溶
液浸泡活化产物，水洗。
实施例3 将大同弱粘煤和褐煤分别破碎为6 9毫米的籽煤，烘干至水分< 8%，按照如下 配比进行配料大同弱粘煤85kg，褐煤15kg;粉碎，过200目筛，混合均匀；粉末干压成块； 用温度为26(TC、压力为0. 6MPa的流动热空气对成型体进行氧化处理8h，在无氧条件下以 5°C /min的升温速率升温至25(TC，在该温度下预碳化3h，然后在45(TC下进一步碳化3h ; 采用两段活化，首先在水蒸汽气氛中于80(TC下活化3小时，然后在20体积％的水蒸汽和 80体积％的烟道气构成的混合气氛中于80(TC下活化20小时；在常温下用20%硫酸水溶 液浸泡活化产物，水洗。 经应用实验，上述实施例中制备得到的活性炭产品用于处理腐殖酸、富里酸、木质 素和丹宁含量高的天然水或者大分子有机物含量高的工业废水均取得了良好的效果。
权利要求
一种制备水处理用煤质活性炭的方法，包括以下步骤(1)配料分别选取灰分＜3重量％、挥发分30～35重量％的大同弱粘煤，以及褐煤，将上述原煤破碎为2～10毫米的籽煤，烘干至水分＜8％，按照如下配比进行配料大同弱粘煤75～90重量份，褐煤10～25重量份；(2)粉碎将步骤(1)中的配料粉碎，过200目筛；(3)压制将步骤(2)中得到的粉末干压成型；(4)预氧化及碳化利用温度为250～270℃、压力为0.5～0.6MPa的流动热空气，对步骤(4)中得到的成型体进行氧化处理5～10h，然后在无氧条件下分段碳化首先以2～5℃/min的升温速率升温至150～300℃之间的任意温度保持1～2h进行预碳化，然后在400～550℃下进一步碳化1～4h；(5)活化采用两段活化，首先在水蒸汽气氛中于800～1000℃下活化1～3小时，然后在10体积％～30体积％的水蒸汽和70体积％～90体积％的烟道气构成的混合气氛中于800～950℃下活化10～40小时。
2. 根据权利要求1的方法，其中在步骤(3)中将所述粉末压制成块状。
3. 根据权利要求1的方法，其中在活化步骤后还包括精制步骤。
4. 根据权利要求3的方法，其中所述精制步骤为酸洗脱灰、除杂，然后水洗。
5. 根据权利要求4的方法，其中所述酸洗所用的酸是硫酸，酸洗温度为20 80°C。
6. 根据权利要求1的方法，其中步骤(5)中所述混合气氛的组成为15体积％ 20体 积％的水蒸汽和80体积％ 85体积％的烟道气。
全文摘要
提供一种制备水处理用煤质活性炭的方法，在不使用粘接剂的情况下通过采用不同煤种混配技术、控制碳化以及分段活化的条件，能够获得对于天然水或有机物含量高的工业污水具有良好处理效果并且具有高强度和高耐磨性的煤质活性炭。
文档编号B01J20/30GK101700489SQ20091026030
公开日2010年5月5日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者康博宇, 康明, 康红, 李治果, 贺守印, 贺海洋, 魏树超, 魏鑫 申请人:康明