一种负载活性炭、制备方法及处理炭素纯化炉废气的应用与流程

10mm；优选的，预成型体的规格为以下之一：圆柱端面半径为1cm，圆柱体高度为5cm，通孔孔径为1mm；圆柱端面半径为5cm，圆柱体高度为25cm，通孔孔径为5mm；圆柱端面半径为10cm，圆柱体高度为50cm，通孔孔径为10mm。
8.所述预成型中，活性炭粉末与酚醛树脂的重量份比值为4-5:1；活性炭粉末的规格为100-200目；干压成型过程中，干压成型压力为100-120mpa；烧结过程中，烧结温度为1000-1200℃，升温速率为10-15℃/min。
9.所述制浆，将聚丙烯酰胺、十二烷基氨基乙酸投入至去离子水中，搅拌均匀，制得第一溶液；然后将金属氧化物、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、氧化钇或氧化钛、第一溶液投入至球磨机内，控制球磨时间为12-48h后，过筛，制得浆料；所述制浆中，金属氧化物为氧化铁、氧化锌、znfe2o4；所述制浆中，去离子水、金属氧化物的重量份比值为1:1-10；金属氧化物、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、氧化钇或氧化钛、十二烷基氨基乙酸的重量份比值为48-92:0.01-1:1-10:5-20:0.01-1:0.98-10:1-10。
10.所述注浆，浆料在真空度为5-100pa环境下，真空搅拌一定时间后，真空注入至预成型体中，制得注浆后的预成型体；所述注浆中，真空搅拌转速为300-600rpm，真空搅拌时间为30-90min；真空注浆过程中，真空度为0.01-0.08mpa。
11.所述成型，注浆后的预成型体经干燥、微波烧结，制得负载活性炭。
12.所述成型中，干燥温度为80-120℃，干燥时间为10-40min；所述成型中，微波烧结包括：第一升温阶段、第二升温阶段、保温烧结；所述第一升温阶段的温度范围为常温至500℃，升温速率为2-20℃/min；所述第二升温阶段的温度范围为500℃至烧结温度，升温速率为5-25℃/min；所述保温烧结的烧结温度为600-1000℃，保温烧结时间为10-60min。
13.一种负载活性炭，采用前述的制备方法制得。
14.所述负载活性炭在处理炭素纯化炉废气的应用。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明的负载活性炭，采用预成型的活性炭作为预成型体，将金属氧化物等活性组分预制成浆料后，经真空注浆、微波烧结处理，将金属氧化物等活性组分负载至预成型体上，制得的负载活性炭的活性组分反应活性高，有效提高负载活性炭对含硫废气的处理性能及处理效率，有效提高负载活性炭的长期稳定性。
16.（2）将本发明的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对二氧化硫含量为300mg/cm3，硫化氢含量为50mg/cm3的炭素纯化炉废气进行处理后，废气中二氧化硫含量为11-74mg/cm3，硫化氢含量为0.57-4.1mg/cm3。
17.（3）本发明的负载活性炭用于炭素纯化炉废气的处理中，负载活性炭重复回用60次后，仍能够保持好的废气处理效果，长期稳定性好；经检测，负载活性炭重复回用60次后，对二氧化硫含量为300mg/cm3，硫化氢含量为50mg/cm3的炭素纯化炉废气进行处理后，废气中二氧化硫含量为12-78mg/cm3，硫化氢含量为0.59-4.4mg/cm3。
18.（4）本发明的负载活性炭失效后，可浸泡于氢氧化钠溶液中，其中的金属氧化物，以及含硫废气的反应物等均可与氢氧化钠反应，而预成型体可以保持原有形态，并直接回用至注浆、成型步骤，重新将浆料注入至预成型体中，制得负载活性炭；其预成型体可多次回收利用，有效降低使用成本。
19.（5）本发明的负载活性炭可适用于不同规格的炭素纯化炉，方便维护，有效减少炭素纯化炉停机时间，有效提高对炭素纯化炉的废气处理能力，进而有效提高生产效率。
附图说明
20.图1为预成型步骤制得的预成型体的俯视示意图。
具体实施方式
21.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。
22.实施例1一种负载活性炭的制备方法，具体如下：1、预成型按4:1的重量份比值，将活性炭粉末与酚醛树脂混合均匀，制得预混料；控制干压成型压力为100mpa，将预混料干压成型为坯体；采用1000℃的烧结温度，对坯体进行烧结处理，制得预成型体。
23.烧结处理过程中，升温速率为10℃/min。
24.活性炭粉末的规格为100目。
25.预成型体为圆柱体，且圆柱体的两端面上均匀分布有贯穿圆柱体的通孔。其中，预成型体的规格为：圆柱端面半径为1cm，圆柱体高度为5cm，通孔孔径为1mm。
26.2、制浆分别称取预定量的去离子水、金属氧化物，待用；将聚丙烯酰胺、十二烷基氨基乙酸投入至去离子水中，搅拌0.5h，制得第一溶液；然后将金属氧化物、聚甲基丙烯酸酯（pmma）、聚乙烯醇（pva）、聚丙烯酸钠、氧化钛、第一溶液投入至球磨机内，控制球磨时间为12h；球磨完成后，过20目筛网，制得浆料。
27.其中，金属氧化物为氧化铁。
28.去离子水、金属氧化物的重量份比值为1:1。
29.浆料中，金属氧化物、聚丙烯酰胺、pmma、pva、聚丙烯酸钠、氧化钛、十二烷基氨基乙酸的重量份比值为48:1:10:20:1:10:10。
30.3、注浆将浆料投入至真空搅拌机内，抽真空至真空度为5pa，然后以300rpm的搅拌转速，搅拌30min；然后将预成型体置于真空搅拌机的真空室内，控制真空室真空度为0.01mpa，将浆料真空注浆至预成型体的通孔中，制得注浆后的预成型体。
31.4、成型将注浆后的预成型体置于干燥箱内，控制干燥温度为80℃，干燥10min后；置于微波烧结装置内，经第一升温阶段、第二升温阶段、保温烧结后，制得负载活性炭。
32.其中，第一升温阶段的温度范围为常温至500℃，升温速率为2℃/min。
33.第二升温阶段的温度范围为500-600℃，升温速率为5℃/min；保温烧结温度为600℃，保温时间为10min。
34.微波烧结过程中，微波频率为2.45ghz，微波功率为5kw。
35.所述负载活性炭的应用，将本实施例制得的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理。
36.经检测，炭素纯化炉废气中二氧化硫含量为300mg/cm3，硫化氢含量为50mg/cm3。将本实施例的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理后，废气中二氧化硫含量为74mg/cm3，硫化氢含量为4.1mg/cm3。
37.实施例2一种负载活性炭的制备方法，具体如下：1、预成型按4.2:1的重量份比值，将活性炭粉末与酚醛树脂混合均匀，制得预混料；控制干压成型压力为105mpa，将预混料干压成型为坯体；采用1100℃的烧结温度，对坯体进行烧结处理，制得预成型体。
38.烧结处理过程中，升温速率为12℃/min。
39.活性炭粉末的规格为150目。
40.预成型体为圆柱体，且圆柱体的两端面上均匀分布有贯穿圆柱体的通孔。其中，预成型体的圆柱端面半径为5cm，圆柱体高度为25cm，通孔孔径为5mm。
41.2、制浆分别称取预定量的去离子水、金属氧化物，待用；将聚丙烯酰胺、十二烷基氨基乙酸投入至去离子水中，搅拌1.5h，制得第一溶液；然后将金属氧化物、聚甲基丙烯酸酯（pmma）、聚乙烯醇（pva）、聚丙烯酸钠、氧化钇、第一溶液投入至球磨机内，控制球磨时间为24h；球磨完成后，过150目筛网，制得浆料。
42.其中，金属氧化物为znfe2o4。
43.去离子水、金属氧化物的重量份比值为1:5。
44.浆料中，金属氧化物、聚丙烯酰胺、pmma、pva、聚丙烯酸钠、氧化钇、十二烷基氨基乙酸的重量份比值为92:0.01:1:5:0.01:0.98:1。
45.3、注浆将浆料投入至真空搅拌机内，抽真空至真空度为80pa，然后以500rpm的搅拌转速，搅拌60min；然后将预成型体置于真空搅拌机的真空室内，控制真空室真空度为0.06mpa，将浆料真空注浆至预成型体的通孔中，制得注浆后的预成型体。
46.4、成型将注浆后的预成型体置于干燥箱内，控制干燥温度为100℃，干燥30min后；置于微波烧结装置内，经第一升温阶段、第二升温阶段、保温烧结后，制得负载活性炭。
47.其中，第一升温阶段的温度范围为常温至500℃，升温速率为20℃/min。
48.第二升温阶段的温度范围为500-1000℃，升温速率为25℃/min。
49.保温烧结温度为1000℃，保温时间为60min。
50.微波烧结过程中，微波频率为2.45ghz，微波功率为5kw。
51.所述负载活性炭的应用，将本实施例制得的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理。
52.经检测，炭素纯化炉废气中二氧化硫含量为300mg/cm3，硫化氢含量为50mg/cm3。将本实施例的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理后，废气中二氧化硫含量为11mg/cm3，硫化氢含量为0.57mg/cm3。
53.实施例3一种负载活性炭的制备方法，具体如下：1、预成型按5:1的重量份比值，将活性炭粉末与酚醛树脂混合均匀，制得预混料；控制干压成型压力为120mpa，将预混料干压成型为坯体；采用1200℃的烧结温度，对坯体进行烧结处理，制得预成型体。
54.烧结处理过程中，升温速率为15℃/min。
55.活性炭粉末的规格为200目。
56.预成型体为圆柱体，且圆柱体的两端面上均匀分布有贯穿圆柱体的通孔。其中，预成型体的圆柱端面半径为10cm，圆柱体高度为50cm，通孔孔径为10mm。
57.2、制浆分别称取预定量的去离子水、金属氧化物，待用；将聚丙烯酰胺、十二烷基氨基乙酸投入至去离子水中，搅拌3h，制得第一溶液；然后将金属氧化物、聚甲基丙烯酸酯（pmma）、聚乙烯醇（pva）、聚丙烯酸钠、氧化钇、第一溶液投入至球磨机内，控制球磨时间为12-48h；球磨完成后，过200目筛网，制得浆料。
58.其中，金属氧化物为氧化锌。
59.去离子水、金属氧化物的重量份比值为1:10。
60.浆料中，金属氧化物、聚丙烯酰胺、pmma、pva、聚丙烯酸钠、氧化钇、十二烷基氨基乙酸的重量份比值为60:4:6:15:0.5:6:8.5。
61.3、注浆将浆料投入至真空搅拌机内，抽真空至真空度为100pa，然后以600rpm的搅拌转速，搅拌90min；然后将预成型体置于真空搅拌机的真空室内，控制真空室真空度为0.08mpa，将浆料真空注浆至预成型体的通孔中，制得注浆后的预成型体。
62.4、成型将注浆后的预成型体置于干燥箱内，控制干燥温度为120℃，干燥40min后；置于微波烧结装置内，经第一升温阶段、第二升温阶段、保温烧结后，制得负载活性炭。
63.其中，第一升温阶段的温度范围为常温至500℃，升温速率为15℃/min。
64.第二升温阶段的温度范围为500-800℃，升温速率为20℃/min。
65.保温烧结温度为800℃，保温时间为30min。
66.微波烧结过程中，微波频率为2.45ghz，微波功率为5kw。
67.所述负载活性炭的应用，将本实施例制得的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理。
68.经检测，炭素纯化炉废气中二氧化硫含量为300mg/cm3，硫化氢含量为50mg/cm3。将本实施例的负载活性炭装填至炭素纯化炉上，对炭素纯化炉废气进行处理后，废气中二氧
化硫含量为36mg/cm3，硫化氢含量为1.9mg/cm3。
69.对比例1采用实施例2的技术方案，其不同在于，省略注浆步骤，将制浆步骤制得的浆料与10倍重量的去离子水混合均匀，制得负载液；将活性炭粉末浸渍至2倍体积的负载液中，40℃温度条件下，浸渍10h后滤出；然后置于干燥箱内100℃干燥30min后，置于微波烧结设备内，按实施例2的第一升温阶段、第二升温阶段、保温方法处理后，制得负载活性炭。
70.其中，活性炭粉末的规格为150目。
71.将制得的负载活性炭置于炭素纯化炉内，对炭素纯化炉废气进行处理，并检测处理后废气中二氧化硫、硫化氢浓度。经检测，对比例1的炭素纯化炉废气经负载活性炭处理后，废气中二氧化硫含量为190mg/cm3，硫化氢含量为13mg/cm3。
72.试验例1分别对实施例1-3、对比例1制得的负载活性炭对炭素纯化炉废气的循环处理能力（即长期稳定性）进行试验，并检测处理后废气中二氧化硫、硫化氢浓度。
73.具体的，分别采用实施例1-3制得的负载活性炭对炭素纯化炉废气循环处理60次后，经检测，实施例1-3的负载活性炭重复回用60次后，仍能够保持好的废气处理效果，长期稳定性好；实施例1-3制得的负载活性炭循环处理60次后，处理后的炭素纯化炉废气中二氧化硫、硫化氢含量，如下表所示：
74.采用对比例1制得的负载活性炭对炭素纯化炉废气循环处理15次后，即无法保持有效的废气处理效果，长期稳定性差；且负载活性炭粉化严重难以回收利用。
75.除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为质量百分数。
76.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。