专利名称：活性半焦吸附剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种活性半焦吸附剂的制备方法，尤其涉及一种能够替代活性炭用于 净化挥发性工业有机废气的活性半焦吸附剂的制备方法。
背景技术：
目前，利用活性炭为吸附剂来处理工业有机废气中应用最为广泛，但是活性炭存 在着以下的缺点(1)吸附容量低，在使用中需要频繁更换或再生，给操作管理带来不便；成本较高，频繁更换大大增加了运行费用；C3)不能实现根本的再生，必然导致再生不 完全和再生的有机废气处理问题。半焦是由煤低温干馏所得的可燃固体产物，其主要成分是碳、灰分和挥发分。与活 性炭相比，其挥发分含量高，孔隙率大，与一氧化碳、蒸汽等具有较强的反应活性。我国山 西、陕西等省的居民煤气工程多采用直立炉造气，副产大量半焦，这些半焦堆积如山，严重 污染环境。因此，从环境与洁净煤技术利用角度考虑，亟待开发利用这些半焦的新思路和新 产品。本发明着眼于改进活性半焦的制备方法和系统，提高其对有机废气的吸附性。
发明内容
为了解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种提高吸附容量、实现再生、降低 成本并实现废品再利用的半焦吸附剂的制备方法。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于，包括步骤一、对原料半焦进行预处理；所述预处理为将原料半焦粉碎、筛分，并选取其 中一定大小的颗粒；步骤二、对选取的所述颗粒用去离子水冲洗多次，用以去除其中的细粉，并高温下 烘干至恒重；步骤三、对所述颗粒进行HNO3活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性，并高 温烘干至恒重；步骤四、对所述颗粒进行KOH活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性，并高 温烘干至恒重；最终获得所述活性半焦吸附剂。其中，高温烘干的温度为110°C。其中，所述一定大小的颗粒为10-20目的颗粒。其中，所述HNO3活化的步骤为将所述颗粒在浓度为45%的HNO3溶液里，在80°C 的温度下，浸泡4小时。其中，所述KOH活化的步骤为将所述颗粒在0. lmol/L的KOH溶液中，在80°C的 温度下，浸泡4小时。一种活性半焦吸附剂，其特征在于其比表面积为555. 56m2/g，碘值为811. 38mg/ g，表面酸碱总量为0. 8649mmol/g。
本发明的有益效果是原料来源广泛，制备过程简单，成本低，综合成本仅为活性 炭的三分之一左右；所得的吸附剂能很好的替代活性炭，经实验证明对甲苯的吸附效果很 好，吸附容量达到207mg甲苯/gC，与活性炭对甲苯的吸附性能接近，而且避免了使用活性 炭需要反复再生和更换的弊端；吸附大量有机废气后的改性半焦，其挥发份和热值均有所 提高，可与原煤混合掺烧，用作循环流化床锅炉燃料，真正实现了 “全循环”无任何污染，达 到“零排放”目标；制备过程中无二次污染，硝酸和KOH可以通过回收重复利用，绿色环保意 义重大；在半焦的基础上通过物理、化学改性来提高其对挥发性有机化合物的吸附性能，改 性后的活性半焦与改性前相比，其孔径分布更优化、比表面积提高30%以上，对VOCs中的 苯、甲苯、二甲苯等污染组分的吸附性能提高30%以上。
图1是本发明的半焦吸附剂制备方法流程图；其中1-预处理装置；2-电热恒温干燥箱；3-恒温水浴锅；4-高压反应釜；5-45% 的 HNO3 溶液；6-0. lmol/L 的 KOH 溶液。
具体实施例方式下面，结合附图和实施例对本发明作进一步说明。一种活性半焦吸附剂的制备方法，包括有以下步骤，对原料半焦进行预处理；所 述预处理为将原料半焦粉碎、筛分，并选取其中一定大小的颗粒，此处优选为10-20目的颗 粒；对选取的所述颗粒用去离子水冲洗多次，一般为三次即可，用以去除其中的细粉；将冲 洗后的颗粒在电热恒温干燥箱里高温烘干至恒重；接下来，对其依次进行HNO3活化并烘干、 KOH活化并烘干和加热水热化学活化并烘干。 所述HNO3活化的步骤为将所述颗粒在浓度为45%的HNO3溶液里，在80°C的温度 下，浸泡4小时；将经过活化的颗粒用去离子水洗涤至中性，洗涤完后在电热恒温干燥箱里 高温烘干至恒重。所述KOH活化的步骤为将所述颗粒在0. lmol/L的KOH溶液中，在80°C的温度下， 浸泡4小时；将经过活化的颗粒用去离子水洗涤至中性，洗涤完后在电热恒温干燥箱里高 温烘干至恒重。所述HNO3活化和KOH活化步骤均是在恒温水浴锅中完成。所述加热水热化学活化的步骤为将颗粒在高压反应釜中与水以1 3的比例混 合，在^(TC的温度下，在65标准大气压下，混合活化时间为2个小时；将经过活化的颗粒 用去离子水洗涤至中性，洗涤完后在电热恒温干燥箱里高温烘干至恒重。上述的高温烘干的温度均为110°C。经过上述预处理步骤和各种活化步骤后就获得了活性半焦吸附剂，该活性半焦吸 附剂的比表面积为555. 56m2/g，碘值为811. 38mg/g，表面酸碱总量为0. 8649mmol/g。
权利要求
1.一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于，包括步骤一、对原料半焦进行预处理；所述预处理为将原料半焦粉碎、筛分，并选取其中一 定大小的颗粒；步骤二、对选取的所述颗粒用去离子水冲洗多次，用以去除其中的细粉，并高温下烘干 至恒重；步骤三、对所述颗粒进行HNO3活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性，并高温烘 干至恒重；步骤四、对所述颗粒进行KOH活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性，并高温烘干至恒重；步骤五、对所述颗粒进行加热水热化学活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性， 并高温烘干至恒重；最终获得所述活性半焦吸附剂。
2.如权利要求1所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于高温烘干的温 度为110°C。
3.如权利要求1所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于所述一定大小 的颗粒为10-20目的颗粒。
4.如权利要求1所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于所述HNO3活化 的步骤为将所述颗粒在浓度为45%的HNO3溶液里，在80°C的温度下，浸泡4小时。
5.如权利要求1或4所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于所述KOH活 化的步骤为将所述颗粒在0. lmol/L的KOH溶液中，在80°C的温度下，浸泡4小时。
6.如权利要求1所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于所述加热水热 化学活化的步骤为将颗粒在高压反应釜中与水以1 3的比例混合，在观01的温度下， 在65标准大气压下，混合活化时间为2个小时。
7.如权利要求5所述的一种活性半焦吸附剂的制备方法，其特征在于所述加热水热 化学活化的步骤为将颗粒在高压反应釜中与水以1 3的比例混合，在观01的温度下， 在65标准大气压下，混合活化时间为2个小时。
8.一种活性半焦吸附剂，其特征在于其比表面积为555. 56m2/g，碘值为811. 38mg/g, 表面酸碱总量为0. 8649mmol/g。
全文摘要
本发明公开了一种活性半焦吸附剂的制备方法。该方法包括对原料半焦进行预处理；所述预处理为将原料半焦粉碎、筛分，并选取其中一定大小的颗粒；对选取的所述颗粒用去离子水冲洗多次，用以去除其中的细粉，并高温下烘干至恒重；对所述颗粒依次进行HNO3活化、KOH活化和加热水热化学活化，将活化后的颗粒用去离子水洗涤至中性，并高温烘干至恒重，最终获得所述活性半焦吸附剂。本发明原料来源广泛，制备过程简单，所得的吸附剂能很好地替代活性炭，经实验证明对甲苯的吸附效果很好，吸附容量达到207g甲苯/gC，整个制备过程无二次污染，符合绿色环保理念。
文档编号B01J20/30GK102120178SQ201110036170
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月11日 优先权日2011年2月11日
发明者曾乐民, 李丽娟, 李彦旭, 李鸿伟, 杜青平, 陈茂濠 申请人:广东工业大学