一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭的制作方法
一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭的制作方法
【專利摘要】一種成型活性炭的制備方法，其采用“濕法成型”法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對應的模具中，然后對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以得到成型活性炭，該成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，而每個片狀活性炭又由多個顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號孔隙大于顆粒狀活性炭之間形成的二號孔隙。本設計不僅操作難度較低、能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力，而且能制得任意形狀的成型活性炭、應用范圍較廣。
【專利說明】一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及成型活性炭，屬于炭材料領域，尤其涉及一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭，具體適用于降低成型活性炭的操作難度，提高成型活性炭的均勻度。
【背景技術】 [0002]活性炭是由類石墨微晶按“螺層形結構”排列而成的微晶碳和無定形碳組成的碳質吸附功能材料，性質穩(wěn)定，具有優(yōu)良的吸附性能，且耐酸堿性、耐熱，不溶于水或者有機溶齊?，被廣泛應用于工業(yè)“三廢”治理、食品工業(yè)、醫(yī)藥、催化劑載體、半導體應用、電能和高能量密度物質(如壓實或液化氫氣、天然氣等)儲存領域。
[0003]目前通過傳統(tǒng)碳化、活化方法制備的活性炭大部分為粉末狀，其存在使用時粉塵污染嚴重、再生和分離回收困難等缺點，限制了活性炭高新【技術領域】的應用。與之相比，成型活性炭結構緊密，形狀易于調變，具備一定的強度，無粉塵污染且容易更換再生，更易于滿足不同行業(yè)的多種用途。
[0004]目前，制備成型活性炭的方法主要是直接以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結劑，然后在一定溫度、壓力下成型，以制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結劑量、成型壓力難以控制，粘結劑較難在活性炭中分散均勻等問題，如:粘結劑量過大、成型壓力大容易造成孔的過度堵塞，降低成型活性炭的比表面積，而粘結劑量過小、成型壓力小，活性炭又難以成型。
[0005]申請?zhí)枮?1107768.9的中國專利申請公開了一種成型活性炭及其制造方法，其公開的成型活性炭的外表面有一層纖維網，活性炭被網在其中，在制造時，先將活性炭、蒸餾水和聚四氟乙烯乳液混合攪拌均勻，再在70 - 90°C下用煉膠機加壓處理，去水后，即可成型。該專利申請存在粘結劑量、成型壓力難以控制的缺陷，操作難度較高，而且活性炭分布的均勻度較低，體積比表面積較小，吸附能力不高。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的操作難度較高、均勻度較低的缺陷與問題，提供一種操作難度較低、均勻度較高的成型活性炭的制備方法及成型活性炭。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術解決方案是:一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0008]所述原料的混合工藝中:所述初始衆(zhòng)液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0009]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
[0010]所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0011]所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0012]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0013]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0014]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
[0015]所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0016]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中采用了 “濕法成型”的方法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對應的模具中，然后對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以得到成型活性炭，漿液灌裝與冷凍干燥相結合，整個操作過程與現(xiàn)有“干法成型”的工藝完全不同，既不需要加壓，也不需要考慮粘結劑、成型壓力之間的聯(lián)系，粘結劑也易在活性炭分散漿液內得到均勻分布，不會堵塞或阻礙后續(xù)成型活性炭的生成，非常易于控制。因此，本發(fā)明易于控制，操作難度較低。
[0018]2、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中先是獲取活性炭分散漿液，再對其冷凍干燥以獲得成型活性炭，與現(xiàn)有技術相比，活性炭分散漿液能夠確保其內含的活性炭、粘結劑得到完全均勻的分布，而冷凍干燥又能確保干燥后的物質保持分散漿液中的原有狀態(tài)，即能夠確保分散漿液中活性炭、粘結劑的均勻分布狀態(tài)，從而提高最終獲得的成型活性炭內活性炭、粘結劑的均勻度，進而提高其吸附能力。因此，本發(fā)明能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力。
[0019]3、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中是先將活性炭分散漿液注入模具中，再對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以獲取成型活性炭，由此可見，成型活性炭的形狀由模具的形狀決定，可調性較強，可獲得任意形狀的成型活性炭，能適用于各種應用環(huán)境。因此，本發(fā)明能獲得任意形狀的成型活性炭，應用范圍較廣。[0020]4、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭所制備的成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，而每個片狀活性炭又由多個顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號孔隙相互連通，顆粒狀活性炭之間形成的二號孔隙也相互連通，且一號孔隙大于二號孔隙，該種結構的成型活性炭能確保其內部存在大量的連通空隙，從而最大限度的保證活性炭的比表面積不會因為形成塊體而降低，進而具備較強的吸附能力。因此，本發(fā)明制備的成型活性炭具備較高的體積比表面積與較強的吸附能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明制備的成型活性炭的光學照片。
[0022]圖2是實施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(4000X )。
[0023]圖3是實施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(300X )。
[0024]圖4是實施例4制備的成型活性炭的掃描圖片(20000X )。
【具體實施方式】
[0025]以下結合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0026]參見圖1 -圖4，一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0027]所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0028]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
[0029]所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0030]所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0031]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0032]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0033]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
[0034]所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0035]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0036]本發(fā)明的原理說明如下:
一、活性炭分散漿液:
對于成型活性炭，現(xiàn)有技術采用的是“干式成型”法，即以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結劑，然后在一定溫度、壓力下成型，最后通過后處理除去水分制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結劑量、成型壓力難以控制，粘結劑較難在活性炭中均勻分散等問題，粘結劑用量太少不易成型，太大則一方面會因相同質量成型樣品中粘結劑比例增大而吸附能力相對降低，另一方面則會由于其對活性炭孔結構的過度堵塞，使成型活性炭中的很多通孔變成了閉孔，降低成型活性炭比表面積。
[0037]為克服這些缺陷，本發(fā)明采用了完全不同的“濕式成型”法，即先獲取活性炭分散漿液(現(xiàn)有技術在原料混合時，雖然也加入水，但用量太少，其最終混合所得的混合物并不是漿液態(tài))，再對其冷凍干燥，其中，分散漿液是做好成型活性炭最基本的保證，漿液中的活性炭、粘接劑不分散均勻，活性炭就無法成型。
[0038]1、粘結劑占活性炭的I — 100 wt.%，活性炭占水的5-30 wt.%:
這是本發(fā)明中活性炭、粘結劑、水的質量比，明顯可見水的用量最多，這是得到“漿液”態(tài)混合物的保證，也是為后續(xù)的注入模具、冷凍干燥做準備，同時，水多也易于攪拌，便于活性炭、粘結劑在水中的均勻分布。此外，本設計強調“粘結劑占活性炭的1-100 wt.%”以及“活性炭占水的5 - 30 wt.%”這兩個數(shù)值范圍的原因在于:
活性炭占水的5-30 wt.%:活性炭為成型活性炭的骨架，當活性炭低于5 wt.%時,成型活性炭的強度會偏低，導致活性炭難以成型；當活性炭高于30 wt.%時，活性炭固含量偏大，活性炭流動性變差，粘結劑難于分散，也不利于活性炭成型；
粘結劑占活性炭1- 100 Wt.%:當粘結劑低于I Wt.%時,活性炭難于被粘接，影響活性炭成型；當粘結劑大于100 wt.%時,粘結劑太多,難于分散,降低成型活性炭的體積比表面積。
[0039]2、粘結劑:
活性炭是成型后塊體的主要物質，粘結劑目的是為了將活性炭粘接在一起，即漿液在冷凍干燥去除水份后，便會形成塊體，粘結劑則可以使塊體維持漿液時的形狀。粘結劑在不使用時一般為固體，本發(fā)明在使用時先將其配制成粘結劑的水溶液，然后再和活性炭、水充分混合以得到活性炭分散漿液，這樣便于粘結劑在溶液中的分散。
[0040]3、恒溫水浴鍋的加熱攪拌:
初始漿液在恒溫水浴鍋中需要邊加熱邊攪拌，加熱攪拌時間越長越好，溫度低于40°C，粘結劑的水溶液粘度很大，不利于粘結劑在水溶液中的分散，溫度高于70°C，粘結劑會變性使其粘度和性能明顯下降，所以最適合的加熱溫度范圍為40 - 70°C。
[0041]4、活性炭分散漿液:
最終得到的活性炭分散漿液內活性炭、粘結劑均勻分散的特征可從以下三點判斷:首先，可通過外觀來判定，即分散漿液的顏色、形態(tài)均一；其次，分散漿液具有一定的流動性，保證漿液能夠填充模具的任何地方；再次，分散漿液具備一定的稠度，以保證活性炭的分散性和最終衆(zhòng)液的成型性，粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間,利于活性炭的成型。
[0042]二、冷凍干燥:
本發(fā)明采用的是“濕法成型”法，當形成活性炭分散漿液后，其內部的活性炭、粘結劑已經均勻分散，此時，需要采用合適的方法以去除漿液中的水分，剩下粘結劑和活性炭，這時粘結劑將活性炭粘接起來，從而形成成型活性炭。若果除水方法不當，則會破壞原有活性炭分散漿液的成果，現(xiàn)有干法壓制成型肯定不行，為此，我們采用了冷凍干燥的方法，該方法的作用一是去水，二是冷凍干燥不會破壞粘接劑、活性炭在水溶液中的均勻分散狀況，確保干燥后的活性炭中的固體物質保持漿液時的狀態(tài)，大大的提高吸附能力。
[0043]冷凍溫度:冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度，一般可取一 20°C --50°C。如果冷凍溫度高于一 20°C，則待冷凍的漿液冷凍速度會慢，漿液可能會因時間的延長，產生分層。在目前來看，冷凍溫越低越好，越能保持漿液中固體物質原來的狀態(tài)。
[0044]升溫并抽真空:升高冷凍的硬塊體的環(huán)境溫度，同時對其所處環(huán)境抽真空,抽真空是一直進行的，一直抽到硬塊體完全干燥為止，此時，固化的液體升華，其升華的快慢與其環(huán)境溫度和真空度相關，待冷凍的液體完全升華，便可制得成型活性炭。
[0045]三、模具灌裝:
模具灌裝工藝的作用主要包括兩點:
1、作為原料的混合工藝、冷凍干燥工藝之間的銜接點:原料的混合工藝所得到的活性炭分散漿液是“漿液”態(tài)，具備一定的流動性，不可能直接進行冷凍干燥，需要容器對其盛裝，所以需要模具進行過渡，`才能進行后續(xù)的冷凍干燥。
[0046]2、成型活性炭的形狀:當對模具及其內部所盛裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥后，所得到的成型活性炭的體積雖然會比模具內原本盛裝的活性炭分散漿液的體積略小，但其形狀是基本一致的，因而，可通過設計模具的形狀以控制成型活性炭的形狀，從而得到任意形狀的成型活性炭，以適用于不同的應用環(huán)境，進而擴大本發(fā)明的應用范圍。
[0047]四、成型活性炭:
本發(fā)明所制備的成型活性炭由于通過漿液成型，故其形狀可調，易于成型各種復雜形狀，另外，成型活性炭的密度可調，通過調控活性炭分散漿液中活性炭的含量可以調節(jié)成型活性炭的密度。
[0048]一號孔隙、二號孔隙:成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，一號孔隙大于二號孔隙，這些特征會使成型活性炭中有大量的連通空隙，最大限度的保證活性炭的比表面積不會因為形成塊體而降低，即本發(fā)明制得的成型活性炭具有較高的比表面積，吸附能力較強。這點也可從成型活性炭的體積密度為0.05-0.6 g/cm3看出，這個體積密度較低，表明該成型活性炭中有大量的連通孔，連通孔由冷凍干燥水分升華造成。
[0049]實施例1:
一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為40 - 70°C，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；所述初始漿液中活性炭、粘結齊L1、水的質量比為:粘結劑占活性炭的10 wt.%,活性炭占水的5 wt.% ;所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種；模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭(參見圖1，圖1為成型活性炭的光學照片)。
[0050]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，一號孔隙的大小分布在50 - 200 um, 二號空隙的大小分布在
0.5-10 um，這可以從圖2、圖3中看出。圖2、圖3分別為該成型活性炭在4000 X和300 X下的掃描圖片，圖2是圖3的布局放大圖，圖2的目的是描述成型活性炭最小組成部分，即顆粒狀活性炭之間的空隙大小及分布，圖3的目的是描述成型活性炭中聚集體，即片狀活性炭之間的空隙大小及分布。圖2中的顆粒狀活性炭雖然從外形上看上去像片狀，但也只是片狀的顆粒，它是本發(fā)明所制備的成型活性炭的最小組成部分，可以看做一個單體，而圖3中的片狀活性炭則是一種聚集體，它是由圖2中的顆粒狀活性炭粘接而成，是成型活性炭主要結構。從圖2中可以看出顆粒狀活性炭之間的孔隙(二號孔隙)較小，其大小分布在
0.5 - 10 um之間，從圖3中可以看出顆粒狀活性炭粘接成形狀不規(guī)則的片狀活性炭，片狀活性炭之間的孔隙(一號孔隙)較大，其大小分布在50 - 200 um之間。所述成型活性炭的體積密度為0.117 g/cm3。
[0051]實施例2:
基本內容同實施例1,不同之處在于:粘結劑占活性炭的5 wt.%,活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.13 g/cm3。
[0052]實施例3:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的20 wt.%，活性炭占水的20wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.40 g/cm3。
[0053]實施例4:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的100 Wt.%，活性炭占水的30wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.60 g/cm3。參見圖4,圖4可見兩個活性炭單體被高分子粘接劑粘接。
[0054]實施例5:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的I Wt.%，活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.05 g/cm3。
【權利要求】
1.一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水，其特征在于: 所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝: 原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液； 模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束； 冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
2.根據權利要求1所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5-30 wt.%。
3.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
4.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
5.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
6.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
7.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
8.—種權利要求1所述的成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭，其特征在于: 所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
9.根據權利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um，所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10 um。
10.根據權利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述成型活性炭的體積密度為 0.05 - 0.6 g/cm3。
【文檔編號】B01J20/30GK103769047SQ201410028954
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王睿, 鐘小華, 劉立炳 申請人:東風商用車有限公司
【專利摘要】一種成型活性炭的制備方法，其采用“濕法成型”法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對應的模具中，然后對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以得到成型活性炭，該成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，而每個片狀活性炭又由多個顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號孔隙大于顆粒狀活性炭之間形成的二號孔隙。本設計不僅操作難度較低、能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力，而且能制得任意形狀的成型活性炭、應用范圍較廣。
【專利說明】一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及成型活性炭，屬于炭材料領域，尤其涉及一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭，具體適用于降低成型活性炭的操作難度，提高成型活性炭的均勻度。
【背景技術】 [0002]活性炭是由類石墨微晶按“螺層形結構”排列而成的微晶碳和無定形碳組成的碳質吸附功能材料，性質穩(wěn)定，具有優(yōu)良的吸附性能，且耐酸堿性、耐熱，不溶于水或者有機溶齊?，被廣泛應用于工業(yè)“三廢”治理、食品工業(yè)、醫(yī)藥、催化劑載體、半導體應用、電能和高能量密度物質(如壓實或液化氫氣、天然氣等)儲存領域。
[0003]目前通過傳統(tǒng)碳化、活化方法制備的活性炭大部分為粉末狀，其存在使用時粉塵污染嚴重、再生和分離回收困難等缺點，限制了活性炭高新【技術領域】的應用。與之相比，成型活性炭結構緊密，形狀易于調變，具備一定的強度，無粉塵污染且容易更換再生，更易于滿足不同行業(yè)的多種用途。
[0004]目前，制備成型活性炭的方法主要是直接以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結劑，然后在一定溫度、壓力下成型，以制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結劑量、成型壓力難以控制，粘結劑較難在活性炭中分散均勻等問題，如:粘結劑量過大、成型壓力大容易造成孔的過度堵塞，降低成型活性炭的比表面積，而粘結劑量過小、成型壓力小，活性炭又難以成型。
[0005]申請?zhí)枮?1107768.9的中國專利申請公開了一種成型活性炭及其制造方法，其公開的成型活性炭的外表面有一層纖維網，活性炭被網在其中，在制造時，先將活性炭、蒸餾水和聚四氟乙烯乳液混合攪拌均勻，再在70 - 90°C下用煉膠機加壓處理，去水后，即可成型。該專利申請存在粘結劑量、成型壓力難以控制的缺陷，操作難度較高，而且活性炭分布的均勻度較低，體積比表面積較小，吸附能力不高。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的操作難度較高、均勻度較低的缺陷與問題，提供一種操作難度較低、均勻度較高的成型活性炭的制備方法及成型活性炭。
[0007]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術解決方案是:一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0008]所述原料的混合工藝中:所述初始衆(zhòng)液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0009]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
[0010]所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0011]所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0012]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0013]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0014]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
[0015]所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0016]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中采用了 “濕法成型”的方法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對應的模具中，然后對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以得到成型活性炭，漿液灌裝與冷凍干燥相結合，整個操作過程與現(xiàn)有“干法成型”的工藝完全不同，既不需要加壓，也不需要考慮粘結劑、成型壓力之間的聯(lián)系，粘結劑也易在活性炭分散漿液內得到均勻分布，不會堵塞或阻礙后續(xù)成型活性炭的生成，非常易于控制。因此，本發(fā)明易于控制，操作難度較低。
[0018]2、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中先是獲取活性炭分散漿液，再對其冷凍干燥以獲得成型活性炭，與現(xiàn)有技術相比，活性炭分散漿液能夠確保其內含的活性炭、粘結劑得到完全均勻的分布，而冷凍干燥又能確保干燥后的物質保持分散漿液中的原有狀態(tài)，即能夠確保分散漿液中活性炭、粘結劑的均勻分布狀態(tài)，從而提高最終獲得的成型活性炭內活性炭、粘結劑的均勻度，進而提高其吸附能力。因此，本發(fā)明能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力。
[0019]3、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中是先將活性炭分散漿液注入模具中，再對模具及其內部所裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥以獲取成型活性炭，由此可見，成型活性炭的形狀由模具的形狀決定，可調性較強，可獲得任意形狀的成型活性炭，能適用于各種應用環(huán)境。因此，本發(fā)明能獲得任意形狀的成型活性炭，應用范圍較廣。[0020]4、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭所制備的成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，而每個片狀活性炭又由多個顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號孔隙相互連通，顆粒狀活性炭之間形成的二號孔隙也相互連通，且一號孔隙大于二號孔隙，該種結構的成型活性炭能確保其內部存在大量的連通空隙，從而最大限度的保證活性炭的比表面積不會因為形成塊體而降低，進而具備較強的吸附能力。因此，本發(fā)明制備的成型活性炭具備較高的體積比表面積與較強的吸附能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明制備的成型活性炭的光學照片。
[0022]圖2是實施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(4000X )。
[0023]圖3是實施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(300X )。
[0024]圖4是實施例4制備的成型活性炭的掃描圖片(20000X )。
【具體實施方式】
[0025]以下結合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0026]參見圖1 -圖4，一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0027]所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0028]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
[0029]所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0030]所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0031]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0032]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0033]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
[0034]所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0035]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0036]本發(fā)明的原理說明如下:
一、活性炭分散漿液:
對于成型活性炭，現(xiàn)有技術采用的是“干式成型”法，即以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結劑，然后在一定溫度、壓力下成型，最后通過后處理除去水分制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結劑量、成型壓力難以控制，粘結劑較難在活性炭中均勻分散等問題，粘結劑用量太少不易成型，太大則一方面會因相同質量成型樣品中粘結劑比例增大而吸附能力相對降低，另一方面則會由于其對活性炭孔結構的過度堵塞，使成型活性炭中的很多通孔變成了閉孔，降低成型活性炭比表面積。
[0037]為克服這些缺陷，本發(fā)明采用了完全不同的“濕式成型”法，即先獲取活性炭分散漿液(現(xiàn)有技術在原料混合時，雖然也加入水，但用量太少，其最終混合所得的混合物并不是漿液態(tài))，再對其冷凍干燥，其中，分散漿液是做好成型活性炭最基本的保證，漿液中的活性炭、粘接劑不分散均勻，活性炭就無法成型。
[0038]1、粘結劑占活性炭的I — 100 wt.%，活性炭占水的5-30 wt.%:
這是本發(fā)明中活性炭、粘結劑、水的質量比，明顯可見水的用量最多，這是得到“漿液”態(tài)混合物的保證，也是為后續(xù)的注入模具、冷凍干燥做準備，同時，水多也易于攪拌，便于活性炭、粘結劑在水中的均勻分布。此外，本設計強調“粘結劑占活性炭的1-100 wt.%”以及“活性炭占水的5 - 30 wt.%”這兩個數(shù)值范圍的原因在于:
活性炭占水的5-30 wt.%:活性炭為成型活性炭的骨架，當活性炭低于5 wt.%時,成型活性炭的強度會偏低，導致活性炭難以成型；當活性炭高于30 wt.%時，活性炭固含量偏大，活性炭流動性變差，粘結劑難于分散，也不利于活性炭成型；
粘結劑占活性炭1- 100 Wt.%:當粘結劑低于I Wt.%時,活性炭難于被粘接，影響活性炭成型；當粘結劑大于100 wt.%時,粘結劑太多,難于分散,降低成型活性炭的體積比表面積。
[0039]2、粘結劑:
活性炭是成型后塊體的主要物質，粘結劑目的是為了將活性炭粘接在一起，即漿液在冷凍干燥去除水份后，便會形成塊體，粘結劑則可以使塊體維持漿液時的形狀。粘結劑在不使用時一般為固體，本發(fā)明在使用時先將其配制成粘結劑的水溶液，然后再和活性炭、水充分混合以得到活性炭分散漿液，這樣便于粘結劑在溶液中的分散。
[0040]3、恒溫水浴鍋的加熱攪拌:
初始漿液在恒溫水浴鍋中需要邊加熱邊攪拌，加熱攪拌時間越長越好，溫度低于40°C，粘結劑的水溶液粘度很大，不利于粘結劑在水溶液中的分散，溫度高于70°C，粘結劑會變性使其粘度和性能明顯下降，所以最適合的加熱溫度范圍為40 - 70°C。
[0041]4、活性炭分散漿液:
最終得到的活性炭分散漿液內活性炭、粘結劑均勻分散的特征可從以下三點判斷:首先，可通過外觀來判定，即分散漿液的顏色、形態(tài)均一；其次，分散漿液具有一定的流動性，保證漿液能夠填充模具的任何地方；再次，分散漿液具備一定的稠度，以保證活性炭的分散性和最終衆(zhòng)液的成型性，粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間,利于活性炭的成型。
[0042]二、冷凍干燥:
本發(fā)明采用的是“濕法成型”法，當形成活性炭分散漿液后，其內部的活性炭、粘結劑已經均勻分散，此時，需要采用合適的方法以去除漿液中的水分，剩下粘結劑和活性炭，這時粘結劑將活性炭粘接起來，從而形成成型活性炭。若果除水方法不當，則會破壞原有活性炭分散漿液的成果，現(xiàn)有干法壓制成型肯定不行，為此，我們采用了冷凍干燥的方法，該方法的作用一是去水，二是冷凍干燥不會破壞粘接劑、活性炭在水溶液中的均勻分散狀況，確保干燥后的活性炭中的固體物質保持漿液時的狀態(tài)，大大的提高吸附能力。
[0043]冷凍溫度:冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度，一般可取一 20°C --50°C。如果冷凍溫度高于一 20°C，則待冷凍的漿液冷凍速度會慢，漿液可能會因時間的延長，產生分層。在目前來看，冷凍溫越低越好，越能保持漿液中固體物質原來的狀態(tài)。
[0044]升溫并抽真空:升高冷凍的硬塊體的環(huán)境溫度，同時對其所處環(huán)境抽真空,抽真空是一直進行的，一直抽到硬塊體完全干燥為止，此時，固化的液體升華，其升華的快慢與其環(huán)境溫度和真空度相關，待冷凍的液體完全升華，便可制得成型活性炭。
[0045]三、模具灌裝:
模具灌裝工藝的作用主要包括兩點:
1、作為原料的混合工藝、冷凍干燥工藝之間的銜接點:原料的混合工藝所得到的活性炭分散漿液是“漿液”態(tài)，具備一定的流動性，不可能直接進行冷凍干燥，需要容器對其盛裝，所以需要模具進行過渡，`才能進行后續(xù)的冷凍干燥。
[0046]2、成型活性炭的形狀:當對模具及其內部所盛裝的活性炭分散漿液進行冷凍干燥后，所得到的成型活性炭的體積雖然會比模具內原本盛裝的活性炭分散漿液的體積略小，但其形狀是基本一致的，因而，可通過設計模具的形狀以控制成型活性炭的形狀，從而得到任意形狀的成型活性炭，以適用于不同的應用環(huán)境，進而擴大本發(fā)明的應用范圍。
[0047]四、成型活性炭:
本發(fā)明所制備的成型活性炭由于通過漿液成型，故其形狀可調，易于成型各種復雜形狀，另外，成型活性炭的密度可調，通過調控活性炭分散漿液中活性炭的含量可以調節(jié)成型活性炭的密度。
[0048]一號孔隙、二號孔隙:成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，一號孔隙大于二號孔隙，這些特征會使成型活性炭中有大量的連通空隙，最大限度的保證活性炭的比表面積不會因為形成塊體而降低，即本發(fā)明制得的成型活性炭具有較高的比表面積，吸附能力較強。這點也可從成型活性炭的體積密度為0.05-0.6 g/cm3看出，這個體積密度較低，表明該成型活性炭中有大量的連通孔，連通孔由冷凍干燥水分升華造成。
[0049]實施例1:
一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為40 - 70°C，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；所述初始漿液中活性炭、粘結齊L1、水的質量比為:粘結劑占活性炭的10 wt.%,活性炭占水的5 wt.% ;所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種；模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭(參見圖1，圖1為成型活性炭的光學照片)。
[0050]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，一號孔隙的大小分布在50 - 200 um, 二號空隙的大小分布在
0.5-10 um，這可以從圖2、圖3中看出。圖2、圖3分別為該成型活性炭在4000 X和300 X下的掃描圖片，圖2是圖3的布局放大圖，圖2的目的是描述成型活性炭最小組成部分，即顆粒狀活性炭之間的空隙大小及分布，圖3的目的是描述成型活性炭中聚集體，即片狀活性炭之間的空隙大小及分布。圖2中的顆粒狀活性炭雖然從外形上看上去像片狀，但也只是片狀的顆粒，它是本發(fā)明所制備的成型活性炭的最小組成部分，可以看做一個單體，而圖3中的片狀活性炭則是一種聚集體，它是由圖2中的顆粒狀活性炭粘接而成，是成型活性炭主要結構。從圖2中可以看出顆粒狀活性炭之間的孔隙(二號孔隙)較小，其大小分布在
0.5 - 10 um之間，從圖3中可以看出顆粒狀活性炭粘接成形狀不規(guī)則的片狀活性炭，片狀活性炭之間的孔隙(一號孔隙)較大，其大小分布在50 - 200 um之間。所述成型活性炭的體積密度為0.117 g/cm3。
[0051]實施例2:
基本內容同實施例1,不同之處在于:粘結劑占活性炭的5 wt.%,活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.13 g/cm3。
[0052]實施例3:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的20 wt.%，活性炭占水的20wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.40 g/cm3。
[0053]實施例4:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的100 Wt.%，活性炭占水的30wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.60 g/cm3。參見圖4,圖4可見兩個活性炭單體被高分子粘接劑粘接。
[0054]實施例5:
基本內容同實施例1，不同之處在于:粘結劑占活性炭的I Wt.%，活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.05 g/cm3。
【權利要求】
1.一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結劑與水，其特征在于: 所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝: 原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對初始漿液進行攪拌，以使活性炭、粘結劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液； 模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當活性炭分散漿液填充整個模具時，模具灌裝工藝結束； 冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
2.根據權利要求1所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結劑、水的質量比為:粘結劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5-30 wt.%。
3.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時，加熱溫度為40 - 70°C。
4.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:先將粘結劑配制成粘結劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
5.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述粘結劑為有機粘結劑或無機粘結劑，其中，有機粘結劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹脂中的至少一種；無機粘結劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
6.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
7.根據權利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內的冷凍溫度低于或等于零下20度。
8.—種權利要求1所述的成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭，其特征在于: 所述成型活性炭由多個片狀活性炭堆疊而成，每個片狀活性炭由多個顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號孔隙，相鄰的一號孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號孔隙，相鄰的二號孔隙之間連通，且一號孔隙大于二號孔隙。
9.根據權利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述一號孔隙的大小分布在50 - 200 um，所述二號空隙的大小分布在0.5 - 10 um。
10.根據權利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述成型活性炭的體積密度為 0.05 - 0.6 g/cm3。
【文檔編號】B01J20/30GK103769047SQ201410028954
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王睿, 鐘小華, 劉立炳 申請人:東風商用車有限公司
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