專利名稱：一種煤基中孔活性炭制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以煤為原料制備優(yōu)質(zhì)高檔活性炭方法。
以煤為原料的煤基活性炭生產(chǎn)方法主要分為物理活化法和化學(xué)活化法兩種。化學(xué)活化法是用ZnCl2、KOH等化學(xué)藥劑作活化劑，由于這種方法對環(huán)境污染較大，所以近年來很少采用。物理活化法是用水蒸汽作活化劑，在800～1000℃高溫條件下使水蒸汽與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成各種孔隙，使含碳材料活化，制成活性炭。我國煤基活性炭過去主要采用物理活化法，其生產(chǎn)工程流程見附

圖1。
煤經(jīng)過研磨加工成200目左右的煤粉，加入粘結(jié)劑擠壓成型，然后在一定溫度下炭化、活化制得活性炭產(chǎn)品。用這種方法制備的活性炭產(chǎn)品性能主要決定于原料煤的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝條件，但在原料煤性質(zhì)一定的條件下，僅改變工藝條件難以大幅度調(diào)整活性炭的孔結(jié)構(gòu)，改善提高活性炭產(chǎn)品的吸附性能；近年來對我國煤質(zhì)資源普查表明在我國已開發(fā)的煤田中適用于制備活性炭的原料煤主要集中在寧夏、大同地區(qū)，但以這些煤為原料生產(chǎn)的活性炭為中、低檔產(chǎn)品，靠尋找新的活性炭生產(chǎn)原料用煤來提高我國活性炭產(chǎn)品質(zhì)量近期難以實現(xiàn)。因此用物理活化法，在我國現(xiàn)有煤炭資源條件下，難以生產(chǎn)出吸附量大、解吸率高、殘留少、中孔發(fā)達的優(yōu)質(zhì)高檔活性炭產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種以我國煤炭為原料制備吸附量高，吸、脫附速度快、殘留少的優(yōu)質(zhì)高檔煤基活性炭產(chǎn)品的方法。
本發(fā)明是在煤的磨粉、成型過程中或炭化以后，采用機械混合或浸漬的方法加入催化劑。加入的催化劑在用水蒸汽活化時，催化碳與水蒸汽的活化反應(yīng)，炭化、活化工藝條件見表1，催化劑為2～6種過渡金屬和貴金屬的化合物組成。這些過渡金屬化合物選自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金屬化合物或水溶性化合物，其加入量為原煤量的0.5～15％。催化劑的加入方式、催化劑種類及加入量對活性炭產(chǎn)品性能有重要影響。這種制備方法與傳統(tǒng)物理活化法的不同是在用水蒸汽與碳的活化反應(yīng)過程中，加入了催化劑，催化劑加快了碳與水蒸汽的反應(yīng)速度，改變了碳與水蒸汽的反應(yīng)機理，從而改變了活性炭產(chǎn)品的孔結(jié)構(gòu)，使活性炭20～300A中孔孔容占總孔容20％～50％，從而可制備各種孔結(jié)構(gòu)、吸附性能不同的活性炭產(chǎn)品。
采用該方法制備的煤基活性炭和傳統(tǒng)物理活化法相比具有以下特點·活性炭產(chǎn)品吸附容量提高30％，解吸殘留小于40％；·活性炭產(chǎn)品中孔發(fā)達，中孔孔容占總孔容的20％～50％，吸脫附速度提高20％～60％；·活化爐產(chǎn)量提高3％～10％；·活性炭產(chǎn)品收率提高2％～8％。
生產(chǎn)的活性炭產(chǎn)品主要物理性能見表2。用這種方法制備的達到表2各項指標要求的活性炭產(chǎn)品是傳統(tǒng)物理活化法難以生產(chǎn)的一種高檔煤基活性炭產(chǎn)品，可廣泛用于汽油、苯等各種有機溶劑回收，也可以用于各種氣體吸附凈化、水的深度凈化等領(lǐng)域。
表1炭化、活化工藝條件
表2 催化活化制備煤基活性炭產(chǎn)品性能<
實施例1選取KOH、K2CO3、Mg(NO3)2、CaCl2、BaCl2配成10％的水溶液，在原料煤成型過程中加入量為原煤量的0.5％～10％。然后炭化、活化制成活性炭產(chǎn)品。
炭化工藝條件升溫速度2～5℃炭化終溫600℃活化工藝條件活化溫度800～900℃水∶炭15～20∶1活化時間2～6h制備的活性炭產(chǎn)品性能碘值 mg/g1100～1300亞甲蘭mg/g260～360BWC(g/100ml)8～10強度 ％＞90比表面m2/g ＞1300中孔孔容 ml/g0.15～0.4實施例2分別將NaOH、Na2CO3，Ti(SO4)2、NH4VO3、CrAC3、Na2WO4、MnAC2、研磨成粉，在煤粉研磨過程中加入0.5％～10％的催化劑，然后加粘結(jié)劑擠條成型，再炭化、活化，炭化、活化工藝條件同實施例1。
制備的活性炭產(chǎn)品性能碘值 mg/g1000～1200亞甲蘭mg/g200～300BWC(g/100ml)7～9強度 ％＞92比表面m2/g ＞1000
中孔孔容ml/g0.2～0.4實施例3選取Co(NO3)3、Ni(NO3)2、Cu(NO3)2、ZnAC2、CdAC2化合物，配成10％的水溶液，在原料煤成型炭化后浸漬加入0.5％～10％，然后炭化、酸洗制成活性炭產(chǎn)品。炭化、活化工藝條件同實施例1。
制備的活性炭產(chǎn)品性能碘值 mg/g1000～1300亞甲蘭mg/g200～350BWC(g/100ml)7～10比表面m2/g1000～1600強度 ％ ＞88
權(quán)利要求
1.一種煤基中孔活性炭制造方法，其特征是在以煤為原料生產(chǎn)活性炭的磨粉、成型過程中或炭化以后，采用機械混合或浸漬的方法加入催化劑，這種催化劑是用2～6種選自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金屬化合物或水溶性化合物，經(jīng)混合、鍛燒、磨粉制成催化劑，鍛燒溫度為200～600℃，催化劑顆粒小于50目，催化劑的加入量為原煤量的0.5％～15％，在700～950℃范圍內(nèi)催化活化反應(yīng)，制得活性炭產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煤基中孔活性炭的制備方法,在煤基活性炭磨粉、成型過程中或炭化后加入催化碳與水蒸汽活化反應(yīng)的催化劑,改變活化反應(yīng)機理,從而調(diào)整活性炭產(chǎn)品的孔結(jié)構(gòu),制備中孔發(fā)達的煤基活性炭產(chǎn)品。本制造方法中采用的催化劑是用2～6種選自Na、K、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Pb的金屬化合物或水溶性化合物,經(jīng)混合、鍛煉、磨粉制成。
文檔編號C01B31/08GK1272454SQ9910606
公開日2000年11月8日 申請日期1999年4月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月30日
發(fā)明者張文輝, 李書榮, 梁大明, 王嶺 申請人:煤炭科學(xué)研究總院北京煤化學(xué)研究所