[发明专利]一种新型炭材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型炭材料及其制备方法和应用，包括如下重量份的原料：再生活性炭材料40‑80份、外加剂14‑70份；其中，所述外加剂为焦油、粘土、沥青、水玻璃、硅溶胶、腐殖酸钠、CMC、聚乙二醇、聚乙烯醇、酚醛树脂、尿素、聚合磷酸钠、纳基膨润土中的一种或多种；各原料混合后，在惰性气体环境下进行炭化处理，炭化温度为200‑800℃，处理时间为1‑2h，惰性气体流量为6‑15L/min。其实现了对废弃活性炭的再生资源化利用，由废弃活性炭和高效外加剂协同复配，并采用炭化热解工艺处理得到成品材料，能够有效提高废弃活性炭的比表面积，丰富其孔隙结构，增强其耐压强度。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，具体涉及一种利用废弃活性炭再生制备的新型炭材料及其制备方法和在水处理领域的应用。

背景技术

水环境污染是一个日益引起关注的问题，现在随着社会和科学技术的发展，污水中含有多种污染，污水处理的难度也在增加。生物活性炭(BAC)技术是从1972年最先起源的，主要是利用活性炭的缝隙结构、比表面吸入有机污染物，能够高效率对污水进行处理，用最短的时间达到预期的效果。生物活性炭技术的水处理能力以及处理的效果，和单独采用的生物法以及活性炭法相比，均有明显的提高，因此这项技术目前在污水再利用、工业废水处理、污染水源等领域中已经得到了应用。

活性炭吸附污染物的效果受活性炭比表面积的影响，活性炭的比表面积越大,可吸附并容纳污染物的面积就越大,吸附效果越好,对污染物的去除效果就越好。但是除了大的比表面积这一特性外,活性炭的孔洞的差异性和表面的特性也是影响其吸附效果的重要因素。

化工行业经吸附或脱色后的废弃活性炭材料仍具有一定的吸附活性，但由于存在粒度和强度不达标问题，因此其后续再利用一直存在一定的限制。废弃活性炭粒度细，反应活性好，若直接配到烧结料中进行焚烧，会有二次环境污染风险。因此对废弃活性炭进行再生处理后，如何恢复废弃活性炭的孔隙结构和活性位点，为废弃活性炭的再生应用提供了新的研发思路和研发方向，实现废弃活性炭的资源化利用。

专利CN105170090B公开了一种制备剩余活性污泥基活性炭水处理剂的方法，通过如下步骤完成材料的制备：(1)将剩余活性污泥基活性炭、无机聚合氯化铝、石灰、明矾按照一定比例混合均匀；(2)在硅胶溶液中加入水配成硅溶胶粘结剂，然后加入到步骤(1)中的样品中，充分混合后放置于60-100℃的干燥箱中进行空气预氧化，降温的样品在氮气气氛下升温至300-500℃，恒温焙烧1-3小时，降温后即可得到活性炭水处理剂。该发明步骤简单但原材料种类较多，最终制得的材料强度较低，在应用过程中对水质会有一定的影响。

专利CN105170088B公开了一种制备含油污泥基活性炭水处理剂的方法，通过如下步骤完成材料的制备：(1)将含油污泥基活性炭、无机聚合氯化铝、石灰、明矾按照一定比例混合均匀；(2)在硅胶溶液中加入水配成硅溶胶粘结剂，然后加入到步骤(1)中的样品中，充分混合后放置于60-100℃的干燥箱中进行空气预氧化，降温的样品在氮气气氛下升温至300-500℃，恒温焙烧1-3小时，降温后即可得到所述水处理剂。该发明步骤简单但由于含油污泥成分复杂，存在较多的油质，炭化温度500℃时较多物质未达到热解温度，这部分未分解的物质在应用过程中对水质会有一定的影响。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供一种新型炭材料，其实现了对废弃活性炭的再生资源化利用，由废弃活性炭和高效外加剂协同复配，并采用炭化热解工艺制备得到，能够有效提高废弃活性炭的比表面积，丰富其孔隙结构，增强其耐压强度。此外，本发明还提供一种上述新型炭材料的制备方法和其应用于水处理领域中对水中多种污染物进行吸附脱除。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种新型炭材料，包括如下重量份的原料：

再生活性炭材料40-80份、外加剂14-70份；