專利名稱：一種飲用水深度凈化專用活性炭及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭及其制備方法，特別涉及一種飲用水凈化用活性炭及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是目前世界上最貧水的13個(gè)國(guó)家之一，據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織最新公布的 《中國(guó)環(huán)境績(jī)效評(píng)估》報(bào)告，目前流經(jīng)中國(guó)城市的超過(guò)75%的水體不適合飲用，30%以上的檢測(cè)河流水質(zhì)屬于劣V類。隨著工業(yè)發(fā)展，城市生活飲用水水源受污染程度日益加劇，同時(shí)隨著生活水平的提高，人們對(duì)飲用水質(zhì)的要求以及飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。活性炭由于具有巨大的比表面積及發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，因此對(duì)水中溶解態(tài)有機(jī)物具有較強(qiáng)的吸附能力，適用于飲用水深度凈化。國(guó)內(nèi)尚無(wú)用于飲用水深度凈化的專用活性炭。而市場(chǎng)采用的活性炭產(chǎn)品主要有兩類，即由柱狀活性炭破碎制成，或者采用原煤直接破碎活性炭，這兩類產(chǎn)品用于飲用水深度處理均存在難以解決的弊端。未能完全達(dá)到生活飲用水凈化處理用活性炭的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)制備柱狀活性炭通常采用的工序是1、磨粉，將原料煤經(jīng)磨粉機(jī)進(jìn)行磨粉；2、壓條成型，將煤粉、煤焦油(粘結(jié)劑)和少量水?dāng)嚢琛⒒旌?、壓條成型；3、炭化，將成型料炭化；4、活化，將炭化料加入斯列普爐進(jìn)行活化；5、破碎，將活化后的柱狀活性炭破碎(篩分成不定型顆?；钚蕴坑糜陲嬘盟畠艋?。(公開(kāi)號(hào)GK87100558)生產(chǎn)柱狀活性炭存在以下問(wèn)題1、生產(chǎn)工藝復(fù)雜，破碎得率低，生產(chǎn)成本相對(duì)高昂；2、由于必須使用煤焦油等作為黏結(jié)劑，因此也使得煤焦油資源不能有效利用，生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境影響大。國(guó)內(nèi)制備原煤直接破碎活性炭的工序是1、破碎，將原料煤破碎成產(chǎn)品所要求的粒度顆粒(粒度范圍為l-8mm) ；2、炭化或煅燒；3、活化，將破碎原煤直接活化，或?qū)⑻炕褵蟮拿哼M(jìn)行活化。(專利號(hào)ZL97111096. 4)( 一種用無(wú)煙煤制造的不定型顆粒活性炭及其制造方法)。該方法生產(chǎn)的原煤直接破碎活性炭存在堆比重輕、機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。以上兩種方法制備的活性炭，用于飲用水深度凈化，很難在具有較長(zhǎng)使用壽命的的條件下，提供達(dá)標(biāo)的飲用水。國(guó)內(nèi)以太西無(wú)煙煤為原料制備的活性炭主要是以上兩種活性炭。國(guó)外，飲用水凈化主要采用壓塊破碎活性炭。由于壓塊活性炭生產(chǎn)要求原料煤成型性能好，在國(guó)內(nèi)暫無(wú)用無(wú)煙煤為原料制備的凈水專用的壓塊活性炭。飲用水深度凈化活性炭的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要指碘值、亞甲藍(lán)吸附值、強(qiáng)度、對(duì)比重、漂浮率等，以確定活性炭吸附性能和物化性能的優(yōu)劣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種凈水用活性炭及其制備方法。本發(fā)明提供的一種凈水用活性炭的制備方法，包括如下步驟(1)無(wú)煙煤和焦煤進(jìn)行混合并依次經(jīng)破碎和制粉得到混合粉料；
(2)將所述混合粉料進(jìn)行壓塊成型得壓塊料；(3)所述壓塊料依次經(jīng)炭化和活化即得所述活性炭。由無(wú)煙煤制備的吸附材料以微孔為主，變質(zhì)程度低的煤以中孔為主，通過(guò)配煤技術(shù)可以促進(jìn)吸附材料的孔結(jié)構(gòu)發(fā)育，促進(jìn)微孔豐富的同時(shí)，中孔也較發(fā)達(dá)。上述方法中，無(wú)煙煤無(wú)黏結(jié)性，通過(guò)配入高黏結(jié)性的焦煤，提高了無(wú)煙煤的壓塊成型能力。上述的制備方法中，所述無(wú)煙煤和所述焦煤的質(zhì)量份數(shù)比可為(7-8) (1-3)，具體可為 7 2. 5、7 1 或 8 2。上述的制備方法中，所述混合粉料中質(zhì)量含量為99%以上的可通過(guò)200目篩。上述的制備方法中，步驟(2)中還可包括向所述混合粉料中加入添加劑的步驟， 所述添加劑與所述無(wú)煙煤的質(zhì)量份數(shù)比可為(0.3-0.8) (7-8)，具體可為0.3 7、 0. 7 7 或 0. 5 8。上述的制備方法中，所述添加劑可為浙青。上述的制備方法中，所述壓塊成型的壓力可為20MPa-30MPa，具體可為20MPa、 25MPa或30MPa，可利用高壓成型設(shè)備對(duì)所述混合粉料進(jìn)行壓塊成型。上述的制備方法中，步驟(3)中所述炭化終溫可為500°C _650°C，具體可為500°C、 580°C或650°C ；所述炭化的時(shí)間可為30min-90min，具體可為40min、60min或90min ；所述炭化的升溫速率可為4°C /min-8°C /min，具體可為4°C /min、6°C /min或8°C /min。上述的制備方法中，步驟(3)中所述活化的溫度可為700°C -950°C，具體可為 700°C、800°C或950°C ；所述活化的時(shí)間可為120min_200min，具體可為120min、170min或 200min。本發(fā)明提供了由上述方法制備的活性炭。該飲用水專用的壓塊活性炭與目前市場(chǎng)現(xiàn)有的用于飲用水深度凈化的活性炭相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)原料資源太西無(wú)煙煤資源豐富，是我國(guó)煤基活性炭主要的生產(chǎn)原料。(2)制備方法以無(wú)煙煤為原料，通過(guò)壓塊成型、炭化、活化等過(guò)程制得，過(guò)程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，較柱狀性活性炭運(yùn)行成本低，資源利用率高，適合大規(guī)模生產(chǎn)。(3)產(chǎn)品性能本發(fā)明制備的活性炭具有吸附容量大、機(jī)械強(qiáng)度好、堆比重高等特點(diǎn)，適宜于飲用水的深度凈化，并達(dá)到了國(guó)際同類用產(chǎn)品中優(yōu)級(jí)水平。(4)工業(yè)應(yīng)用相對(duì)于現(xiàn)有市場(chǎng)上用于飲用水深度凈化活性炭，該產(chǎn)品性能好、成本低、具有較好的飲用水深度凈化功能，是較高檔次的飲用水凈化專用活性炭。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。實(shí)施例1、凈水用活性炭的制備(1)破碎將無(wú)煙煤和的焦煤均破碎成粒徑為5mm的顆粒，然后將無(wú)煙煤和焦煤按照質(zhì)量份數(shù)比為7 2. 5的配比進(jìn)行混合得混合料；將上述混合料經(jīng)球磨機(jī)制粉得混合粉料，其中99%以上的混合粉料可通過(guò)200目篩；
(2)壓塊成型將浙青與上述制得的混合粉料進(jìn)行混合，其中，浙青的加入量與無(wú)煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為0.7 7，然后利用對(duì)輥高壓成型設(shè)備對(duì)混合得到的粉料在20MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得到壓塊料；(3)炭化將上述得到的壓塊料在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行炭化得到活化料，炭化終溫為580°C，控制升溫速率為4°C /min，炭化時(shí)間為40min ；(4)活化將上述得到的活化料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行活化，活化溫度為800°C，活化時(shí)間為200分鐘，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆?；钚蕴慨a(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。實(shí)施例2、凈水用活性炭的制備(1)破碎將無(wú)煙煤和的焦煤均破碎成粒徑為3mm的顆粒，然后將無(wú)煙煤和焦煤按照質(zhì)量份數(shù)比為7 1的配比進(jìn)行混合得混合料；將上述混合料經(jīng)球磨機(jī)制粉得混合粉料， 其中99%以上的混合粉料可通過(guò)200目篩；(2)壓塊成型將浙青與上述制得的混合粉料進(jìn)行混合，其中，浙青的加入量與無(wú)煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為0.3 7，然后利用對(duì)輥高壓成型設(shè)備對(duì)混合得到的粉料在30MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得到壓塊料；(3)炭化將上述得到的壓塊料在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行炭化得到活化料，炭化終溫為500°C，控制升溫速率為6°C /min，炭化時(shí)間為90min ；(4)活化將上述得到的活化料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行活化，活化溫度為700°C，活化時(shí)間為170分鐘，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆?；钚蕴慨a(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。實(shí)施例3、凈水用活性炭的制備(1)破碎將無(wú)煙煤和的焦煤均破碎成粒徑為5mm的顆粒，然后將無(wú)煙煤和焦煤按照質(zhì)量份數(shù)比為8 2的配比進(jìn)行混合得混合料；將上述混合料經(jīng)球磨機(jī)制粉得混合粉料， 其中99%以上的混合粉料可通過(guò)200目篩；(2)壓塊成型將浙青與上述制得的混合粉料進(jìn)行混合，其中，浙青的加入量與無(wú)煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為0.5 8，然后利用對(duì)輥高壓成型設(shè)備對(duì)混合得到的粉料在25MPa壓強(qiáng)下進(jìn)行干法壓塊成型得到壓塊料；(3)炭化將上述得到的壓塊料在外熱式回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行炭化得到活化料，炭化終溫為650°C，控制升溫速率為8°C /min，炭化時(shí)間為60min ；(4)活化將上述得到的活化料在回轉(zhuǎn)爐內(nèi)進(jìn)行活化，活化溫度為950°C，活化時(shí)間為120分鐘，得到活化料，再經(jīng)破碎、篩分后，得到破碎顆粒活性炭產(chǎn)品。本實(shí)施例制備的活性炭的性能參數(shù)如表1所示。表1國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級(jí)品凈水活性炭與實(shí)施例1-3制備的活性炭的性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種凈水用活性炭的制備方法，包括如下步驟(1)無(wú)煙煤和焦煤進(jìn)行混合并依次經(jīng)破碎和制粉得到混合粉料；(2)將所述混合粉料進(jìn)行壓塊成型得壓塊料；(3)所述壓塊料依次經(jīng)炭化和活化即得所述活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述無(wú)煙煤和所述焦煤的質(zhì)量份數(shù)比為 (7-8) (1-3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(2)中還包括向所述混合粉料中加入添加劑的步驟，所述添加劑與所述無(wú)煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為(0.3-0.8) (7-8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述添加劑為浙青。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于所述壓塊成型的壓力為 20MPa-30MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述炭化終溫為 5000C -6500C ；所述炭化的時(shí)間為30min-90min ；所述炭化的升溫速率為4°C /min-8°C /min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述活化的溫度為 7000C -9500C ；所述活化的時(shí)間為 120min-200min。
8.權(quán)利要求1-7中任一所述方法制備的活性炭。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種飲用水深度凈化專用活性炭及其制備方法。該方法包括如下步驟(1)無(wú)煙煤和焦煤進(jìn)行混合并依次經(jīng)破碎和制粉得到混合粉料；(2)將所述混合粉料進(jìn)行壓塊成型得壓塊料；(3)所述壓塊料依次經(jīng)炭化和活化即得所述活性炭。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品和生產(chǎn)方法的不足，結(jié)合國(guó)內(nèi)原料煤資源現(xiàn)狀，提供一種以無(wú)煙煤為主要原料的凈水用活性炭及其制備方法。本發(fā)明提供的活性炭性能好、成本低、具有較好的飲用水深度凈化功能，是較高檔次的飲用水凈化專用活性炭。
文檔編號(hào)B01J20/10GK102432004SQ20111028343
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者傅翔, 吳濤, 孫仲超, 文芳, 李蘭廷, 李艷芳, 李雪飛, 梁大明, 熊銀武, 王鵬, 董衛(wèi)果, 郭良元 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院