[发明专利]一种活性焦的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及活性焦技术领域，尤其是一种活性焦的制备方法。

背景技术：

生物质快速热解制取生物油技术越来越受到关注，工艺发展有了长足的进步，在生物质快速热解的过程中会生成大量的半焦，由于半焦未热解完全，具有一定的孔隙结构，但未改性半焦的吸附能力不及普通活性炭，无论煤热解半焦还是工业半焦，在用于吸附剂之前均需进行活化以提高其吸附性能。近年来，随着我国对环境保护力度的增加，用于废气、废水处理等方面的活性炭用量不断增加，况且活性炭的价格偏高，造成企业的环保成本增加，而改性半焦的价格只有活性炭价格的50%左右，因此，加强改性半焦的应用研究在我国具有重要的理论意义和实际意义。

目前，半焦改性的活化技术主要为物理活化及化学活化。化学活化是以ZnCl₂、KOH、H₃PO₄、HNO₃等为活化剂，与炭化料混合后在500-900℃、常压下直接活化制备活性炭。由于化学活化对设备腐蚀性大、污染环境，并且制备的活性炭中易残留化学药品，因此其应用受到限制；物理活化法是指在惰性气体保护下，以O₂、CO₂、水蒸汽以及它们的混合气体等作为活化剂，炭化料与活化剂在常压、700-1000℃反应制备多孔炭材料。随着活性焦越来越广泛的应用和市场需求的不断扩大，活性焦制备工艺的研究开发越来越迫切。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供半焦改性制备活性焦的方法。其技术方案为：本发明所提供的活性焦的制备方法，包括以下步骤：

（1）将原料半焦进行预处理，粉碎至1-10mm，放入干燥器中干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为2小时；

（2）将预处理后的半焦颗粒放入炭化活化炉内，在惰性气体保护下以3-8℃/min的速率升温至450-600℃，恒温20-40min，然后以1-5℃/min的速率升温至750-850℃，通入水蒸汽，水蒸汽通入量与半焦的质量比=(2-8):1，活化10-30min后停止通水蒸汽，再以1-5℃/min的速率升温至850-950℃，通入CO₂，CO₂流量10-100ml/min，活化时间为60-240min；

（3）炭化活化炉降温后，即得到活性焦产品。

步骤（2）中活化剂选用水蒸汽和CO₂两种，并且活化顺序为先用水蒸汽活化再用CO₂活化。

所制得的活性焦具有发达的微孔和介孔。

本发明方法合理实用，制作工艺简单，本发明原料来源广泛、廉价易得，所制得的吸附剂具有发达的微孔和介孔，比表面积大，吸附效果好，提高了生产效率和经济效益，适合普遍推广使用。

具体实施方式

实施例1

先将半焦粉碎至1-10mm，120℃干燥2h，称取100g放入炭化活化炉，在惰性气体保护下以8℃/min的速率升温至550℃，恒温30min，然后以5℃/min的速率升温至850℃，通入水蒸汽，水蒸汽通入量与半焦的质量比=5:1，活化30min后停止通水蒸汽，再以5℃/min的速率升温至930℃，通入CO₂，CO₂流量70ml/min，活化时间为180min，所得活性焦的比表面积为894m²/g，碘吸附值为819mg/g，苯吸附值657mg/g，亚甲基蓝值为453mg/g。

实施例2

先将半焦粉碎至1-10mm，120℃干燥2h，称取100g放入炭化活化炉，在惰性气体保护下以6℃/min的速率升温至500℃，恒温30min，然后以3℃/min的速率升温至800℃，通入水蒸汽，水蒸汽通入量与半焦的质量比=4:1，活化10min后停止通水蒸汽，再以3℃/min的速率升温至900℃，通入CO₂，CO₂流量50ml/min，活化时间为120min，所得活性焦的比表面积为721m²/g，碘吸附值为653mg/g，苯吸附值538mg/g，亚甲基蓝值为305mg/g。

实施例3

先将半焦粉碎至1-10mm，120℃干燥2h，称取100g放入炭化活化炉，在惰性气体保护下以6℃/min的速率升温至500℃，恒温30min，然后以5℃/min的速率升温至850℃，通入水蒸汽，水蒸汽通入量与半焦的质量比=3:1，活化20min后停止通水蒸汽，再以5℃/min的速率升温至950℃，通入CO₂，CO₂流量30ml/min，活化时间为120min，所得活性焦的比表面积为811m²/g，碘吸附值为746mg/g，苯吸附值608mg/g，亚甲基蓝值为333mg/g。