[发明专利]一种竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法

说明书

本发明公开了一种竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，属于颗粒活性炭材料制备技术领域。该方法将竹加工剩余物热解得到的竹焦油副产物进行高分子化改性后，得到改性焦油胶黏剂；然后与竹加工剩余物热解得到的炭化料、塑型剂真空捏合均匀；通过高压成型得到柱状炭，然后经过炭化、物理活化制备高强度、孔隙结构发达的竹质成型活性炭。该方法对竹焦油副产物进行高分子化交联改性，并用作竹炭高压成型的胶黏剂，不仅可以提升成型活性炭的强度和产率，同时可以提升制备成型活性炭的比表面积、总孔容积和吸附性能，拓宽了竹质成型活性炭的高端应用领域，显著提升了炭产品的价值。

技术领域

本发明属于颗粒活性炭材料制备技术领域，具体涉及一种竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法。

背景技术

我国具有丰富的竹资源，且竹子具有生长周期短、可再生、零碳排放、加工制品用途广泛等特点，因此，每年产生大量的竹加工剩余物。继而利用竹加工剩余物来热解气化供热发电，不仅可以提供热能和电能，同时副产的竹炭可以深加工制备高吸附的竹活性炭产品，使得整个工艺过程能够实现负碳排放的目标。但是竹炭制备出的活性炭强度差、结构疏松、堆积密度小，容易造成粉尘污染，同时再生和分离回收困难，进而限制了竹活性炭产品的应用领域。同时气化过程产生的液体副产物中含有大量的焦油废弃物，目前仍没有得到高值化、规模化的利用。

目前，通过胶黏剂成型、活化的方法，可以提高制备竹活性炭的强度和比重，但是需要外加煤焦油、沥青等胶黏剂，不仅提高了生产成本和碳排放，同时制备得到的竹质成型活性炭孔隙结构较差、吸附性能不高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，解决目前竹活性炭强度差、比重低、粉尘污染大、再生和分离回收难等问题；实现竹焦油的高值化和规模化利用，解决目前竹质成型活性炭孔隙欠发达、吸附性能低等问题。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，将竹加工剩余物热解得到的竹焦油副产物进行高分子化改性后，得到改性焦油胶黏剂；然后与竹加工剩余物热解得到的炭化料、塑型剂真空捏合均匀；通过高压成型得到柱状炭，然后经过炭化、物理活化制备高强度、孔隙结构发达的竹质成型活性炭。具体包括以下步骤：

(1)竹加工剩余物热解得到的竹焦油副产物与苯酚、甲醛混合，调节溶液的pH值为4-5.5后，在不同温度下进行梯级反应，然后减压精馏提纯得到改性焦油胶黏剂；

(2)将竹加工剩余物热解得到的炭化料与所述改性焦油胶黏剂混合后，加入塑型剂，真空捏合0.5～3h；所得混合物经过液压成型机制得1～8mm直径的柱状炭，60～100℃干燥处理3～8h；在400～600℃热解胶黏处理0.5～3h，再利用物理法活化，制得竹质成型活性炭。

所述竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，竹焦油副产物与苯酚、甲醛的质量比为(10～15):(2～6):(4～8)。

所述竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，梯级反应为依次在60～90℃、80～120℃和100～150℃条件下反应90min、20～30min和40～50min。

所述竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，塑型剂为水、竹醋液或羧甲基纤维素钠水溶液中的任一种；羧甲基纤维素钠水溶液的质量浓度优选为3％。

所述竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，竹炭化料、改性焦油胶黏剂与塑型剂三者的质量比为(3～5):(1～3):(2～4)。

所述竹热解气化副产物改性制备成型活性炭的方法，物理活化为在800～900℃水蒸气或二氧化碳氛围下活化60～120min。

有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：