本發(fā)明屬于蜂窩活性炭技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高比表面積蜂窩活性炭的制備方法，具體地說涉及一種采用廢棄粉狀活性炭和煤焦油混合擠壓成型制備成蜂窩狀活性炭的方法。
背景技術(shù)：
蜂窩狀活性炭是一類內(nèi)部構(gòu)型有許多平行孔道的新型復合功能活性炭，它們不僅包含傳統(tǒng)活性炭比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)可控、耐酸堿等優(yōu)點，而且有獨特的蜂窩結(jié)構(gòu)，還具有開孔率高、幾何表面積更大、擴散路程短、耐磨損、抗粉塵污染能力強等優(yōu)點。與傳統(tǒng)活性炭相比，蜂窩狀活性炭最大的優(yōu)點在于其壓力損失小，在相同條件下，一般其阻力僅為傳統(tǒng)活性炭的1/10左右。基于以上優(yōu)點，蜂窩狀活性炭主要應用于脫硫脫硝、催化劑載體、凈化有機廢氣等方面。
目前，制備蜂窩狀活性炭的方法有如下兩種：整體擠出成型法和涂載法。涂載法是以蜂窩陶瓷為載體，在其表面涂覆含碳物質(zhì)的液體，經(jīng)過干燥、炭化、活化等工序制備出蜂窩狀活性炭。美國專利us3825460公開了一種采用涂載法制備蜂窩狀活性炭的方法。用于配制液體的含碳物質(zhì)是炭黑、天然或人工石墨、焦炭粉、煤粉等，和糖類、合成樹脂類、纖維等有機物。用這種方法制得的蜂窩狀活性炭強度高。但受蜂窩陶瓷材料孔隙率的限制，涂載法制得蜂窩狀活性炭的陶瓷結(jié)構(gòu)含孔率較高，但含炭量和比表面積較低。另外，涂層脫落會造成活性炭材料的減少，同時脫落的炭片也會造成設備的損傷。
整體擠出成型法是目前國內(nèi)外制備成型蜂窩狀活性炭最常用的一種方法。這種方法是將含碳材料和黏結(jié)劑混合后通過模具擠壓成型，然后將成形體在一定溫度下干燥，固化使塊狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，最后進行炭化、活化。中國發(fā)明專利cn200410092429.4中公開了以煤粉為碳前驅(qū)體，以煤焦油和甲基纖維素等作為粘結(jié)劑的蜂窩狀活性炭的制備方法。所制備的蜂窩狀活性炭比表面積和總孔容可以達到1040m2/g和0.86ml/g，由于需要加入甲基纖維素大大增加了制造成本。中國發(fā)明專利cn200910079495.0公開了一種以煤粉為原料，高溫煤焦油為粘結(jié)劑，通過真空擠壓成型制備蜂窩狀活性炭的方法。在高溫惰性氣體保護下，在700～800℃炭化1～2h后，在700～900℃通入水蒸汽活化1～3h，制備出比表面積和總孔容分別為657m2/g和0.352ml/g的蜂窩狀活性炭，但比表面積較低，孔隙結(jié)構(gòu)不太發(fā)達。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積蜂窩狀活性炭的方法，僅以廢棄粉狀活性炭為原料，采用整體擠出成型法制備蜂窩狀活性炭，制備比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)大大、吸附性能優(yōu)良和強度較高，且價格低廉的蜂窩狀成型活性炭。
技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種高比表面積蜂窩狀活性炭制備方法，包括以下步驟：
1)將廢棄粉狀活性炭破碎研磨至100目以上，按照質(zhì)量比1：(1～3)混合廢棄粉狀活性炭與煤焦油，在60-150℃溫度下在捏合機中煉制成塑化物料；
2)把塑化物料在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；
3)將成型的蜂窩胚體放入干燥箱中，在80～110℃條件下進行干燥12～72h，然后冷卻取出蜂窩胚體；
4)將干燥后的蜂窩胚體在炭化爐中，在600～850℃下炭化，冷卻取出炭化料；
5)將蜂窩炭化料置于活化爐，在800～950℃下水蒸汽活化1～2h，制備得到蜂窩狀活性炭。
步驟1)中，所述的廢棄粉狀活性炭來自：工業(yè)廢水和上水處理使用過的廢棄粉狀活性炭，或糖液脫色、食品脫色產(chǎn)生的廢棄粉狀活性炭，或物理法廢棄粉狀活性炭，或化學法廢棄粉狀活性炭。所述的化學法廢棄粉狀活性包括磷酸活化、氯化鋅活化或水蒸氣活化等化學活化法制得的粉狀活性炭經(jīng)液相吸附應用后得到的廢棄粉狀活性炭。所述的物理法廢棄粉狀活性炭為物理活化法制得的粉狀活性炭經(jīng)液相吸附應用后得到的廢棄粉狀活性炭。
步驟1)中，所述的煤焦油選自高溫煤焦油、中溫煤焦油和低溫煤焦油的一種或幾種。
步驟2)中，擠出成型壓力為5～15mpa。
步驟2)中，蜂窩模具為5～10孔/cm2不銹鋼模具。
步驟4)中，炭化爐是隧道式炭化爐或立式炭化爐。
步驟4)中，炭化溫度為800～850℃
步驟5)中，活化爐是回轉(zhuǎn)式活化爐或隧道式活化爐。
步驟5)中，活化溫度為850～950℃。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
1)制備的蜂窩狀活性炭具有吸附能力強、比表面積高等顯著優(yōu)點；
2)制備的蜂窩狀活性炭具有強度高的特點；
3)以廢棄粉狀活性炭為原料制備蜂窩狀活性炭，不僅可以減低生產(chǎn)成本，而且可以實現(xiàn)廢棄粉狀活性炭的循環(huán)再生使用，減少浪費和污染；
4)整體擠出成型工藝操作簡便，工藝流程簡單，便于實現(xiàn)工業(yè)化發(fā)展。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
實施例1
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至100目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃下煉制，制成塑化物料；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中在10mpa壓力下擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在600℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例2
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至100目以上，按照廢棄粉狀活性炭與低溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃下煉制成塑化物料；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中在10mpa壓力下擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在600℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例3
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例4
將物理法活化的水處理過程所產(chǎn)生的廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：1.5，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例5
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，使用高溫煤焦油與中溫煤焦油的質(zhì)量比為1：1所配制的煤焦油作為粘結(jié)劑，按照廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例6
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，使用高溫煤焦油、中溫煤焦油和低溫煤焦油的質(zhì)量比為1：1：1所配制的煤焦油作為粘結(jié)劑，按照廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例7
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：3.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例8
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在850℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在900℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例9
將廢水處理產(chǎn)生的物理法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至100目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.5，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例10
將廢水處理產(chǎn)生的物理法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在100℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中在5mpa壓力下擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在回轉(zhuǎn)式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例11
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：3.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在150℃煉制2h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例12
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在60℃煉制5h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中在15mpa壓力下擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在850℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
實施例13
將糖液脫色產(chǎn)生的化學法廢棄粉狀活性炭破碎研磨至200目以上，按照廢棄粉狀活性炭與高溫煤焦油的質(zhì)量比1：2.0，將廢棄粉狀活性炭與粘結(jié)劑煤焦油混合，并在捏合機中在60℃煉制5h進行塑化；然后在蜂窩陶瓷擠管機進行擠壓，在蜂窩模具中擠壓成型得到蜂窩胚體；將蜂窩胚體在干燥箱中，在80℃下干燥24h以上；將干燥后的蜂窩胚體在隧道式炭化爐中，在800℃下炭化5h以上，最后將炭化的蜂窩體在隧道式活化爐中，在950℃下活化2h，制備得到蜂窩狀活性炭。其性能如表1所示。
上述蜂窩狀活性炭的產(chǎn)品性能根據(jù)采用活性炭的國家標準gb/t12496.8—1999，gb/t12496.10—1999所述的方法測試蜂窩狀活性炭的碘吸附值和亞甲基藍吸附值，采用蜂窩陶瓷的國家標準gb/t25994-2010所述的方法測試蜂窩狀活性炭的強度。運用氮氣吸附等溫線法分析了材料的bet比表面積和比孔容積。
表1蜂窩狀活性炭性能一覽表