專利名稱：一種用于水處理的活性焦的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性焦制備方法，具體地說(shuō)是一種通過(guò)褐煤制備用于水處理的活 性焦的制備方法。
背景技術(shù)：
水是人類賴以生存的重要資源，隨著工業(yè)的發(fā)展，水資源日益缺乏，水污染日益嚴(yán) 重，因此對(duì)污廢水的處理和回用顯得尤為重要。利用活性炭的吸附作用對(duì)廢水進(jìn)行處理是 一種常用的污水處理方式，雖然活性炭具有很好的吸附性能，但是其每噸高達(dá)六千到一萬(wàn) 元的價(jià)格限制了其在水處理工程中的大規(guī)模應(yīng)用，開發(fā)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的吸附材料產(chǎn)品迫在眉睫?；钚越故且环N多孔含碳物質(zhì)，是一種類似活性炭的吸附劑。由于活性焦可以通過(guò) 煤原料制備，其價(jià)格低廉，目前在煙氣脫硫領(lǐng)域使用價(jià)格低廉的煤質(zhì)活性焦代替普通活性 炭已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101538038A中公開了一種活性焦及其制備方法， 首先將煤原料顆粒進(jìn)行捏合、成型，所述煤原料顆粒由6-8質(zhì)量份的褐煤和2-4質(zhì)量份的無(wú) 煙煤組成；然后將其得到的產(chǎn)物進(jìn)行炭化處理，得到炭化處理產(chǎn)物；最后采用水蒸氣活化 處理法將所述炭化處理產(chǎn)物進(jìn)行活化處理，得到活性焦。同時(shí)，該文獻(xiàn)中公開了根據(jù)上述制 備方法制備的活性焦及其在煙氣脫硫中的應(yīng)用。但是該技術(shù)方案中，炭化處理的終溫度為 6000C -700°C，時(shí)間為30-60分鐘，炭化處理的效果直接影響最終產(chǎn)品的孔隙結(jié)構(gòu)、吸附性 能和機(jī)械強(qiáng)度，該技術(shù)方案中的炭化方式為一次性炭化，導(dǎo)致了煤原料中的揮發(fā)性物質(zhì)的 揮發(fā)不夠充分，生成的活性焦的孔隙主要集中在微孔。由于水處理用的活性焦需要孔隙較 寬，主要是中孔領(lǐng)域，故該方法制備的活性焦不適用于水處理。另外，該技術(shù)方案中生產(chǎn)的 煙氣脫硫的活性焦，由褐煤和無(wú)煙煤組合為原料，無(wú)煙煤的孔隙較小，也導(dǎo)致了制備的活性 焦中孔相對(duì)較少，不適合用于水處理。并且，該技術(shù)方案中原料包含褐煤和無(wú)煙煤，褐煤的 價(jià)格低廉，而無(wú)煙煤相對(duì)于褐煤來(lái)說(shuō)價(jià)格要高出許多，將無(wú)煙煤作為原料之一使得煤原料 的成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)方案中生產(chǎn)的活性焦采用一次性 炭化方式，使得煤原料中的物質(zhì)揮發(fā)不充分不能形成中大孔隙，不適合用于水處理的技術(shù) 問題，從而提出一種采用分階段炭化方式從而形成具有中大孔隙的用于水處理的活性焦制 備方法。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中的活性焦制備方法使用了褐煤和 無(wú)煙煤混合的煤原料，由于無(wú)煙煤價(jià)格較高、且孔隙較小，因而不僅提高了原料的成本價(jià) 格，而且降低了生產(chǎn)出來(lái)的活性焦的水處理性能的技術(shù)問題，從而提出一種只以褐煤為原 料、降低了生產(chǎn)成本、具有很好的水處理性能的用于水處理的活性焦制備方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的用于水處理的活性焦的制備方法，其生產(chǎn)過(guò)程包括以下步驟①將煤原料破碎至合適的粒徑；②對(duì)破碎后的煤原料進(jìn)行干燥脫水；③將干燥脫水后的產(chǎn)物進(jìn)行分階段炭化處理，第一階段的炭化溫度為 400 V -450 °C，停留時(shí)間為60-120分鐘，第二階段的溫度為600 V -650 °C，停留時(shí)間為 60-120分鐘，得到炭化產(chǎn)物；④對(duì)所述炭化產(chǎn)物通過(guò)活化劑進(jìn)行活化處理，然后降溫，得到活性焦。
在所述步驟①中，所述煤原料為褐煤。在所述步驟①中，所述褐煤破碎后粒徑為4-8目。在所述步驟②中，干燥脫水溫度為90-110°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。所述活化劑為水蒸氣、二氧化碳、煙道氣和氨氣。在所述步驟④中，活化處理的溫度為750_850°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。在所述步驟②中，從室溫上升到干燥脫水溫度時(shí)的上升速度為4_12°C /min。在所述步驟③中，從所述干燥脫水溫度上升到第一階段的炭化溫度時(shí)的上升速度 為 4-12°C /min。一種用于水處理的活性焦，由上述的活性焦的制備方法制備而成。本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)，(1)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，包括破碎、干燥脫水、炭化、活 化等步驟，在炭化處理中，分兩個(gè)階段進(jìn)行炭化，第一階段的炭化溫度為400°C -450°C，停 留時(shí)間為60-120分鐘；第二階段的炭化溫度為600°C _650°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。通 過(guò)分階段的炭化方式，可以去除不同的揮發(fā)分，揮發(fā)分是指煤原料中所含的易于揮發(fā)的物 質(zhì)的組分，由于揮發(fā)的物質(zhì)具有不同的揮發(fā)溫度，采用分階段炭化的方式可以充分釋放煤 原料的中的揮發(fā)分，提高炭化效率，有效保證后續(xù)活化生成更多的中孔，這樣，就使得制備 的活性焦具有良好的吸附性能，更適合于水處理的需要。(2)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，所述煤原料選擇褐煤，由于褐 煤的煤化程度低、含水率高、揮發(fā)分高、熱值低，揮發(fā)分高有助于制備的活性焦具有中大孔 隙，更適合用于水處理；并且，褐煤的價(jià)格比較低，選擇褐煤為生產(chǎn)原料，可以在很大程度上 節(jié)約成本，使得制備出的活性焦具有較高的性價(jià)比，與常規(guī)活性炭相比具有價(jià)格低廉，中孔 和過(guò)渡孔占較大比例的優(yōu)點(diǎn)，更適用于水量大、難降解有機(jī)物濃度高的水處理領(lǐng)域。(3)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，煤原料破碎后使其粒徑為 4-8目，可以有效保證干燥、炭化過(guò)程傳熱更加均勻，形成的空隙結(jié)構(gòu)更有利于后續(xù)的活化。(4)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，在所述步驟②中，干燥脫水溫 度為90-110°C，停留時(shí)間為60-120分鐘，這樣可以使得煤原料徹底脫水干燥，去除煤原料 中的水分，保證后續(xù)的炭化處理和活化處理達(dá)到較好的效果。(5)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，炭化處理之后進(jìn)行活化處理， 由于活性焦炭化過(guò)程中膠質(zhì)體收縮凝固，比表面積變小，通過(guò)水蒸汽、二氧化碳等活化劑進(jìn) 行活化，可以使殘留在活性炭原料中的焦油和其它含碳化合物氧化分解，清除表面的雜質(zhì)， 使堵塞的孔隙開放。另外，水蒸汽等活化劑也能侵蝕炭的表面，形成新的孔隙。同時(shí)，原來(lái) 孔隙之間的薄壁有可能被燒毀，使孔隙擴(kuò)大，從而使得制備的活性焦可以形成更發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，使比表面積增加，從而提高其吸附能力。(6)本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法，從室溫上升到干燥脫水溫度 時(shí)，從干燥脫水溫度上升到炭化溫度時(shí)，上升速度保持在為4-12°C /min，優(yōu)選5°C /min，這 樣在溫度上升的過(guò)程中，可以使得煤原料中的可揮發(fā)物質(zhì)成分釋放，溫度上升過(guò)快可能導(dǎo) 致煤原料中的可揮發(fā)物質(zhì)揮發(fā)不充分，溫度上升過(guò)慢則會(huì)影響制備時(shí)間，也不能達(dá)到很好 的效果。(7)本發(fā)明所述的活性焦的制備方法生產(chǎn)的活性焦，中孔發(fā)達(dá)，具有良好的吸附性 能，制備出的活性焦靜態(tài)吸附指標(biāo)COD吸附率大于500mg/L，酚類吸附率大于200mg/L，可以 有效去除污廢水中的有機(jī)物，并且生產(chǎn)出的活性焦價(jià)格低廉，性價(jià)比很高，尤其適用于處理 大量的污廢水的需要。


為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中圖1是本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 下面給出本發(fā)明所述的一種用于水處理的活性焦的制備方法的一個(gè)具體的實(shí)施 方式，其生產(chǎn)過(guò)程包括以下步驟，如圖1所示①將煤原料破碎后，使用震動(dòng)篩將之篩分至合適粒徑，在此選擇粒徑范圍為4-8 目，褐煤樣品的工業(yè)分析結(jié)果如下表所示
項(xiàng)目水分揮發(fā)分含硫量灰分固定碳數(shù)值26. 1 %33. 0%0. 2%15%25. 7%揮發(fā)分是指煤原料中所含的易于揮發(fā)的物質(zhì)的組分，褐煤中揮發(fā)分和水分的含量 較高，因此燒失率較高。②對(duì)破碎后的煤原料加入小型固定床制備爐中，進(jìn)行干燥脫水，從室溫以5°C / min的升溫速度升溫至干燥脫水溫度100°C，停留時(shí)間為2小時(shí)；③干燥脫水完成后對(duì)干燥脫水產(chǎn)物進(jìn)行炭化處理，以5°C /min的升溫速度從 100°C上升至第一階段的炭化溫度400°C，停留時(shí)間為60分鐘，然后將溫度上升至第二階段 的炭化溫度600°C，停留時(shí)間為60分鐘，在這兩個(gè)溫度段揮發(fā)分大量釋放出，揮發(fā)分是指煤 原料中所含的易于揮發(fā)的物質(zhì)的組分，揮發(fā)分大量釋放形成初級(jí)孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)煤發(fā)生縮聚 反應(yīng)，形成膠質(zhì)體并固化，得到炭化產(chǎn)物；④對(duì)所述炭化產(chǎn)物通過(guò)活化劑進(jìn)行活化處理，此處活化劑選擇二氧化碳，炭化處 理后將溫度上升至活化溫度800°C，停留時(shí)間為120分鐘，活化處理后降溫，得到活性焦。在本實(shí)施例中，在步驟②中，從室溫上升到干燥脫水溫度100°C時(shí)的升溫速度的范 圍為4-12°C /min ；在步驟③中干燥脫水后，從干燥脫水溫度100°C升溫至炭化處理的第一階段炭化溫度400°C時(shí)的升溫速度的范圍為4-12°C /min。對(duì)使用本實(shí)施例所述方法生產(chǎn)的活性焦進(jìn)行理化性質(zhì)和吸附性能的測(cè)定，碘吸附 值為720mg/g，亞甲基蘭吸附值180mg/g，苯酚吸附值189mg/g，將之應(yīng)用于某工業(yè)廢水的吸 附試驗(yàn)，振蕩0. 5小時(shí)，COD去除率為91%，顯示出良好的吸附性能。實(shí)施例2 作為可以變換的實(shí)施方式，在所述步驟②中，干燥脫水溫度為90-110°C，停留時(shí)間 為60-120分鐘；在所述步驟③中，第一階段的溫度為400°C -450°C，停留時(shí)間為60-120分 鐘，第二階段的溫度為600°C -650°C，停留時(shí)間為60-120分鐘；在所述步驟④中，活化劑為 水蒸氣、二氧化碳和氨氣，活化溫度為750-850°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。本發(fā)明所述的用于水處理的活性焦的制備方法的另一個(gè)具體的實(shí)施方式，其工作 過(guò)程如下①將煤原料破碎后，使用震動(dòng)篩將之篩分至合適粒徑，在此選擇粒徑范圍為4-8 目；②對(duì)破碎后的煤原料加入炭化爐中進(jìn)行干燥脫水，保持干燥脫水溫度為110°C，停 留時(shí)間為2小時(shí)進(jìn)行干燥處理；③干燥脫水完成后，以10°C /min的升溫速度升溫至400°C，在此溫度下停留120 分鐘進(jìn)行第一階段炭化處理；然后溫度上升至60(TC，停留120分鐘進(jìn)行第二階段炭化處 理，在此采用分階段炭化的方式完成褐煤的炭化，為下一步的活化提供條件，同時(shí)保證了最 終產(chǎn)品的孔隙結(jié)構(gòu)、吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度；④炭化完成后，將炭化后的產(chǎn)物送入斯列普活化爐進(jìn)行活化，在800°C的溫度條件 下通入水蒸氣作為活化劑，停留時(shí)間為120分鐘，活化處理后降溫，得到活性焦。對(duì)制備的活性焦產(chǎn)品進(jìn)行理化性質(zhì)和吸附性能測(cè)定，掃描電鏡觀察顯示活性炭有 大量的中孔存在，對(duì)之進(jìn)行表面元素分析，含碳量為67%，含氧量為14% ；將之應(yīng)用于某工 業(yè)廢水的吸附試驗(yàn)，振蕩1小時(shí)，COD去除率為95%，顯示出良好的吸附性能。本發(fā)明利用廉價(jià)的褐煤為原料，制備出吸附性能優(yōu)良的活性焦，滿足水處理的要 求，同時(shí)提高了褐煤的利用率。本發(fā)明所述的活性焦的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，污染小，便于工 業(yè)推廣。顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì) 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或 變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或 變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于，其生產(chǎn)過(guò)程包括以下步驟①將煤原料破碎至合適的粒徑；②對(duì)破碎后的煤原料進(jìn)行干燥脫水；③將干燥脫水后的產(chǎn)物進(jìn)行分階段炭化處理，第一階段的炭化溫度為400°c"450 停留時(shí)間為60-120分鐘，第二階段的炭化溫度為600°C -650°C，停留時(shí)間為60-120分鐘， 得到炭化產(chǎn)物；④對(duì)所述炭化產(chǎn)物通過(guò)活化劑進(jìn)行活化處理，然后降溫，得到活性焦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于在所述步驟 ①中，所述煤原料為褐煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于在所述步驟①中，所述褐煤破碎后粒徑為4-8目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于在 所述步驟②中，干燥脫水溫度為90-110°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于在所述步驟 ④中，活化劑可為水蒸氣、二氧化碳、煙道氣和氨氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于 在所述步驟④中，所述活化處理的溫度為750-850°C，停留時(shí)間為60-120分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于在所述步驟②中，從室溫上升到干燥脫水溫度時(shí)的上升速度為4-12°C/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于水處理的活性焦的制備方法，其特征在于從所述干燥 脫水溫度上升到第一階段的炭化溫度時(shí)的上升速度為4-12°C /min。
9.一種用于水處理的活性焦，其特征在于所述活性焦由權(quán)利要求1-8所述的活性焦 的制備方法制備而成。
全文摘要
一種用于水處理的活性焦的制備方法，其生產(chǎn)過(guò)程包括以下步驟首先，將煤原料破碎至合適的粒徑；然后，對(duì)破碎后的煤原料進(jìn)行干燥脫水；之后，將干燥脫水后的產(chǎn)物進(jìn)行分階段炭化處理，第一階段的溫度為400℃-450℃，停留時(shí)間為60-120分鐘，第二階段的溫度為600℃-650℃，停留時(shí)間為60-120分鐘，得到炭化產(chǎn)物；最后對(duì)所述炭化產(chǎn)物通過(guò)活化劑進(jìn)行活化處理，然后降溫，得到活性焦。解決了現(xiàn)有技術(shù)方案中生產(chǎn)的活性焦采用一次性炭化方式，使得煤原料中的物質(zhì)揮發(fā)不充分不能形成中大孔隙，不適合用于水處理的技術(shù)問題，是一種以褐煤為原料、降低了生產(chǎn)成本、具有很好的水處理性能的用于水處理的活性焦制備方法。
文檔編號(hào)C01B31/10GK102001653SQ20101028186
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者何鵬, 劉振強(qiáng), 張毅, 曹效鑫, 朱永平, 李若征, 滕濟(jì)林, 程建龍, 苗文華 申請(qǐng)人:北京國(guó)電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司, 北京國(guó)能普華環(huán)保工程技術(shù)有限公司