提純椰殼活性炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及活性炭提純領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種提純椰殼活性炭的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 椰殼活性炭是椰子殼為原料，經(jīng)過(guò)碳化和提純工藝得到，椰殼活性炭具有孔隙發(fā) 達(dá)、吸附性能好、強(qiáng)度高、易再生、經(jīng)濟(jì)耐用等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品主要用于除味，飲用水過(guò)濾等，是一 種新興凈水材料。
[0003] 椰子殼的碳化包括化學(xué)碳化和物理碳化兩種方法，物理碳化法就是將椰子殼置于 炭化爐內(nèi)，在高溫條件下進(jìn)行干餾和無(wú)氧碳化。通過(guò)物理碳化法得到的椰殼活性炭含有許 多雜質(zhì)，因此需要進(jìn)行后期的提純處理。
[0004] 活性炭的后期提純處理方法也包括化學(xué)法和物理法兩種，化學(xué)法提純能夠降低活 性炭中的灰份和有害物質(zhì)，但也大大降低活性炭的活性，并且引入新的有害物質(zhì)，導(dǎo)致活性 炭的應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。
[0005]傳統(tǒng)的物理提純法是直接利用水蒸氣對(duì)活性炭進(jìn)行蒸煮，得到的活性炭微孔比較 發(fā)達(dá)，比表面積較高，但是中孔不是很發(fā)達(dá)，限制了活性炭的應(yīng)用，因此發(fā)明一種能夠提高 中孔覆蓋率的椰子殼活性炭的提純方法稱為亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供了一種提純椰殼活性炭的方法，其用化學(xué)結(jié)合物理的處理 方法，得到的活性炭更加純凈，中孔覆蓋率更高。
[0008]本發(fā)明還有一個(gè)目的是利用雙氧水對(duì)活性炭預(yù)處理，利用酒精對(duì)活性炭進(jìn)行再處 理，再利用高溫水蒸氣對(duì)活性炭進(jìn)行后處理，提高活性炭的純凈度和中孔的含量。
[0009]本發(fā)明還有一個(gè)目的是將雙氧水滲入活性炭?jī)?nèi)部，再利用濃酒精吸收活性炭?jī)?nèi)部 水分，提高雙氧水的濃度，最后使用高溫蒸汽沖洗，使雙氧水猛烈分解成為水分和氧氣，從 而增加活性炭的中孔數(shù)量。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種提純椰殼活性炭的方 法，其中，包括：
[0011] 步驟一、將粗制椰殼活性炭在80-85°C下干燥至恒重，然后在1-10倍體積的濃度為 27-35%的雙氧水中浸泡2-2.5h，過(guò)濾得到產(chǎn)品A;將椰殼活性炭干燥至恒重能夠避免椰殼 中的水分和其他成分對(duì)雙氧水的影響，且干燥后的椰殼活性炭能夠吸收和滲透更多的雙氧 水，雙氧水進(jìn)入活性炭后，停留在活性炭的內(nèi)部，雙氧水在滲入活性炭的過(guò)程中，能夠?qū)?性炭進(jìn)行輕微的氧化，從而小幅度的擴(kuò)大微孔的孔徑形成中孔，增多了中孔的數(shù)量?；钚蕴?的微孔孔徑一般在lnm以下，能夠?qū)諝夥肿舆M(jìn)行過(guò)濾，中孔孔徑一般在lnm以上，能用于對(duì) 氣體吸附、液體過(guò)濾和化工應(yīng)用等方面，因此增多中孔的數(shù)量能夠擴(kuò)大或活性炭的應(yīng)用領(lǐng) 域。
[0012] 步驟二、在0-3°C下，將所得產(chǎn)品A和1 -10倍體積的濃度為95-100 %的酒精中浸泡 30-35min，過(guò)濾得到產(chǎn)品B;在雙氧水進(jìn)入活性炭?jī)?nèi)部以后，利用高濃度或是純的酒精將水 分吸收掉，活性炭?jī)?nèi)部的雙氧水變成濃度很高的雙氧水，從而有效的對(duì)活性炭?jī)?nèi)部的微孔 進(jìn)行氧化擴(kuò)充孔徑，避免對(duì)活性炭外部的微孔進(jìn)行過(guò)度氧化。雙氧水和酒精在〇_3°C狀態(tài)下 不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此能夠保證反應(yīng)的安全性。
[0013] 步驟三、在l〇-l5°C下，將所得產(chǎn)品B靜置0.5-3h，通風(fēng)量保持4-8m3/min，得到產(chǎn)品 C;在酒精吸收完水分后，迅速將活性炭取出靜置，使用大通風(fēng)量迅速將活性炭上的酒精揮 發(fā)去掉，盡可能減小酒精的含量，避免對(duì)下一步的影響，得到了內(nèi)部含有雙氧水的活性炭。
[0014] 步驟四、使用壓力為3-4mpa的860-870°C高溫蒸汽對(duì)所得的產(chǎn)品C沖洗30-40min， 得到產(chǎn)品D;利用高溫蒸汽對(duì)活性炭進(jìn)行活化處理，高溫蒸汽帶動(dòng)活性炭在反應(yīng)池中不斷的 翻滾，并將活性炭中的雜質(zhì)置換出來(lái)；同時(shí)，活性炭?jī)?nèi)部的雙氧水在高溫下迅速分解成為氧 氣和水，氧氣能夠使活性炭形成更多的孔洞，增多的活性炭的過(guò)濾孔數(shù)量，提高了活性炭的 過(guò)濾性能。
[0015] 步驟五、繼續(xù)使用壓力為4-5mpa的760-770°C高溫蒸汽對(duì)所得的產(chǎn)品D沖洗70-90min，得到產(chǎn)品E;繼續(xù)使用高溫水蒸氣對(duì)活性炭進(jìn)行活化，置換雜質(zhì)，清洗雙氧水或是酒 精等殘留物，使活性炭的更加光亮，純度更高，由于雙氧水在高溫下已經(jīng)完全分解為氧氣和 水，酒精也被沖洗干凈，因此得到的活性炭沒(méi)有其他雜質(zhì)或是有害物質(zhì)，應(yīng)用的領(lǐng)域更加廣 闊。
[0016] 以上步驟沒(méi)有像傳統(tǒng)方法那樣設(shè)置攪拌棒對(duì)活性炭進(jìn)行攪拌，避免了活性炭和硬 物的碰撞，降低了炭損率。
[0017] 步驟六、將所得產(chǎn)品E移出，使用常壓水蒸氣沖洗，直至溫度下降為110_115°C，得 到產(chǎn)品F;繼續(xù)使用水蒸氣沖洗，使活性炭緩慢降溫，避免巨大溫度變化對(duì)活性炭性能造成 影響。
[0018] 步驟七、將所得產(chǎn)品F在110-115°C下干燥13-15h即得到本發(fā)明所述的椰殼活性 炭。將活性炭干燥后包裝封存。
[0019] 優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，步驟一中所述粗制椰殼的制備方法 為:將椰子殼碳化后，研磨成粒徑為0.6-4mm的顆粒，即得所述粗制椰殼活性炭。為了提高活 性效率和效果，將椰殼活性炭研磨成一定的尺寸大小，再進(jìn)行活化處理。
[0020] 優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，利用碳化機(jī)對(duì)所述椰子殼進(jìn)行物理 碳化。椰子殼的碳化包括物理法碳化和化學(xué)法碳化，這里選擇物理法使用碳化機(jī)對(duì)椰子殼 進(jìn)行機(jī)械碳化，避免引入化學(xué)雜質(zhì)。
[0021] 優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，利用防水透氣膜對(duì)被步驟五利用后 的水蒸氣進(jìn)行過(guò)濾，收集濾出的熱水進(jìn)行循環(huán)利用。防水透氣膜一種現(xiàn)有的高分子材料，用 在這里可以將水蒸氣中的水分過(guò)濾并凝成水流，而氣體則可以通過(guò)氣膜排走。
[0022] 優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，步驟四中沖洗條件為時(shí)間35min，溫 度865°C，壓力為3.5mpa。溫度在865攝氏度時(shí)，碳的活化率最高，時(shí)間再35min最佳，過(guò)長(zhǎng)會(huì) 使活性炭的燒失量增大，成品率減小。
[0023]優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，步驟五中沖洗條件為時(shí)間80min，溫 度765°C，壓力為4.5mpa。溫度在765攝氏度時(shí)，碳的活化率較高，時(shí)間再80min最佳，該過(guò)程 主要是對(duì)活性炭進(jìn)行雜質(zhì)的置換和清洗，因此溫度需要低一些，時(shí)間要長(zhǎng)一些。
[0024] 優(yōu)選的是，所述的提純椰殼活性炭的方法中，所述步驟一中雙氧水的濃度為30%。 雙氧水的濃度以30%最佳，太高的話在雙氧水未滲入活性炭?jī)?nèi)部之前已經(jīng)將活性炭的外部 氧化破壞，太低又不足以氧化活性炭的微孔。
[0025]本發(fā)明至少包括以下有益效果:首先，本發(fā)明摒棄傳統(tǒng)活性炭提純的化學(xué)方法和 純物理方法，將化學(xué)方法和物理方法結(jié)合一起，既清除活性炭中的雜質(zhì)和有害物質(zhì)，又能夠 提高活性炭中孔的含量，同時(shí)不會(huì)引入新的有害物質(zhì)和雜質(zhì)，因此比傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法 更加環(huán)保有效。
[0026]其次，本發(fā)明的方法不需要攪拌棒對(duì)活性炭進(jìn)行攪拌，減少了活性炭的碰撞，降低 了炭損率，且本發(fā)明的方法不降低活性炭的機(jī)械耐磨強(qiáng)度，活性炭的表面更加光亮。
[0027]再次，本發(fā)明的方法首先使用雙氧水對(duì)活性炭進(jìn)行浸泡，使雙氧水進(jìn)入活性炭?jī)?nèi) 部，擴(kuò)大活性炭的孔徑，然后再利用高濃度酒精吸收活性炭中的水分，使雙氧水暫留活性炭 內(nèi)部，最后利用高溫水蒸氣對(duì)活性炭進(jìn)行沖洗，使雙氧水高溫下快速分解形成水和氧氣，這 些氧氣能夠增大活性炭的孔徑并增加活性炭吸附孔的數(shù)量。整個(gè)過(guò)程沒(méi)有引入新的雜質(zhì)， 所用的雙氧水和酒精都被分解或是蒸發(fā)，因此十分清潔高效。
[0028]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本 發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文 字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0030] 實(shí)例 1
[0031]一、活性炭的制備
[0032]將椰子殼使用碳化機(jī)碳化后，研磨成粒徑為0.85mm的顆粒，即得粗制椰殼活性炭； 將粗制椰殼活性炭在80°C下干燥至恒重，然后在2倍體積的濃度為27%的雙氧水中浸泡 2h，過(guò)濾得到產(chǎn)品A;在0°C下，將所得產(chǎn)品A和2倍體積的濃度為95 %的酒精中浸泡35min，過(guò) 濾得到產(chǎn)品B;在10°C下，將所得產(chǎn)品B靜置0.5h，通風(fēng)量保持8m3/min，得到產(chǎn)品C;使用壓力 為3mpa的860°C高溫蒸汽對(duì)所得的產(chǎn)品C沖洗40min，得到產(chǎn)品D;繼續(xù)使用壓力為4mpa的760 °〇高溫蒸汽對(duì)所得的產(chǎn)品D沖洗90min，得到產(chǎn)品E;將所得產(chǎn)品E移出，使用常壓水蒸氣沖 洗，直至溫度下降為ll〇°C，得到產(chǎn)品F;將所得產(chǎn)品F在110°C下干燥15h即得到本發(fā)明所述 的椰殼活性炭。
[0033]二、性能測(cè)試
[0034]測(cè)定本發(fā)明所述椰殼活性炭的得率(即所得活性炭和粗制活性炭的重量比），按照 國(guó)標(biāo)GB/T12496.10-1999規(guī)定的方法對(duì)本發(fā)明所述的椰殼活性炭進(jìn)行亞甲基藍(lán)吸附值的 測(cè)定，按照GB/T12496.5-1999規(guī)定的方法對(duì)四氯化碳吸附率(活性)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如下表 1