本發(fā)明屬于活性炭，具體涉及一種垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、垃圾焚燒即通過(guò)適當(dāng)?shù)臒岱纸?、燃燒、熔融等反?yīng)，使垃圾經(jīng)過(guò)高溫下的氧化進(jìn)行減容，成為殘?jiān)蛘呷廴诠腆w物質(zhì)的過(guò)程，其憑借方便、操作簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前主流的垃圾處理方式之一，不過(guò)由于垃圾焚燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生以二噁英為主的一類毒性非常大的二次污染物，因此在實(shí)際的處理時(shí)往往又會(huì)對(duì)焚燒所產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行后處理，例如采用活性炭噴射結(jié)合布袋除塵技術(shù)，以此達(dá)到除去、脫去二噁英的目的，但是現(xiàn)有的活性炭仍存在一定的弊端限制其在活性炭噴射技術(shù)中的應(yīng)用，這是因?yàn)槟壳笆忻嫔系闹髁骰钚蕴恳廊灰晕⒖谆钚蕴繛橹?，雖然微孔活性炭確實(shí)能對(duì)小分子的有機(jī)污染物擁有不俗的吸附效果，但是對(duì)于二噁英這類大分子物質(zhì)，吸附作用卻微乎其微，不僅缺乏針對(duì)性，導(dǎo)致吸附效率嚴(yán)重低下，而且還可能造成排放的不達(dá)標(biāo)，危害環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭及其制備方法，本發(fā)明先對(duì)無(wú)煙煤在氮?dú)夥諊绿炕?，然后采取物理活化和化學(xué)活化相結(jié)合的方式，依次在二氧化碳氛圍下物理活化、經(jīng)氫氧化鉀溶液浸漬后化學(xué)活化，同時(shí)在每次的活化后還進(jìn)行酸洗以除去灰分，從而得到一種中孔發(fā)達(dá)的活性炭，基于此加入由1-乙烯基咪唑和3-氯丙基三乙氧基硅烷經(jīng)＝n-和cl-的作用而得到的離子液體，以此進(jìn)行活性炭上羥基和乙氧基的縮合，實(shí)現(xiàn)表面改性，修飾上烯基和咪唑基團(tuán)，最后還加入乙烯基吡啶進(jìn)行雙鍵聚合，形成低聚合度的吡啶基團(tuán)聚合物，從而制備出垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭，使其對(duì)二噁英擁有非常優(yōu)異的吸附作用，吸附效率高，針對(duì)性強(qiáng)。

2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

4、(1)將8-10重量份的無(wú)煙煤粉碎，過(guò)篩，得到粉碎物料；

5、(2)將所述粉碎物料在氮?dú)夥諊绿炕?，然后在二氧化碳氛圍下一次活化，接著加?0-25重量份的酸液，常溫下攪拌30-60min，過(guò)濾，除去濾液，利用去離子水洗滌至中性，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到一次活化物料；

6、(3)往所述一次活化物料中加入20-25重量份的氫氧化鉀溶液，然后在30-35℃下攪拌8-10h混合，過(guò)濾，除去濾液，最后在80-100℃下干燥1-2h，自然冷卻至室溫，得到預(yù)處理物料；

7、(4)將所述預(yù)處理物料在氮?dú)夥諊露位罨?，接著加?0-25重量份的酸液，常溫下攪拌30-60min，過(guò)濾，除去濾液，利用去離子水洗滌至中性，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到二次活化物料；

8、(5)往150-170重量份的二甲基亞砜中加入所述二次活化物料、7-8重量份的離子液體和0.5-0.8重量份的去離子水，然后在80-90℃下避光攪拌20-24h，過(guò)濾，除去濾液，利用無(wú)水乙醇洗滌，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，得到烯基咪唑修飾活性炭；

9、(6)往140-150重量份的無(wú)水乙醇中加入10-15重量份的去離子水、所述烯基咪唑修飾活性炭、2-2.5重量份的乙烯基吡啶和0.3-0.5重量份的過(guò)硫酸鉀，然后在70-75℃下攪拌12-14h，過(guò)濾，除去濾液，利用無(wú)水乙醇洗滌，最后在50-60℃下真空干燥直至恒重，即制備完成。

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(1)所述過(guò)篩是指過(guò)150目的篩。

11、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述氮?dú)夥諊侵赴疵靠怂龇鬯槲锪嫌?jì)通入流量為8-10ml/min的氮?dú)鈿怏w；所述炭化是指按10-15℃/min的升溫速率升溫至550-600℃，然后保溫1-2h。

12、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述二氧化碳氛圍是指按每克所述粉碎物料計(jì)通入流量為8-10ml/min的二氧化碳?xì)怏w；所述一次活化是指按10-15℃/min的升溫速率升溫至800-900℃，然后保溫2-3h，自然冷卻至室溫。

13、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(2)所述酸液是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-6％的鹽酸溶液。

14、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(3)所述氫氧化鉀溶液的濃度為13-15mol/l。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述氮?dú)夥諊侵赴疵靠怂鲱A(yù)處理物料計(jì)通入流量為8-10ml/min的氮?dú)鈿怏w；所述二次活化是指按10-15℃/min的升溫速率升溫至800-850℃，然后保溫60-90min，自然冷卻至室溫。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(4)所述酸液是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4-6％的鹽酸溶液。

17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，步驟(5)所述離子液體通過(guò)以下步驟進(jìn)行制備：

18、步驟a：往20-25重量份的乙腈中加入5-10重量份的無(wú)水乙醇和5-6重量份的1-乙烯基咪唑，常溫下攪拌5-10min混合，然后在氮?dú)夥諊卤芄馍郎刂?0-75℃后保溫，接著邊攪拌邊滴加4-5重量份的3-氯丙基三乙氧基硅烷，滴加完成后繼續(xù)恒溫?cái)嚢?8-20h，自然冷卻至室溫，減壓蒸餾，避光密封保存，即制備完成。

19、進(jìn)一步地，步驟a所述氮?dú)夥諊侵赴疵靠怂?-乙烯基咪唑計(jì)通入流量為30-35ml/min的氮?dú)鈿怏w。

20、進(jìn)一步地，步驟a所述升溫的速率為3-5℃。

21、進(jìn)一步地，步驟a所述滴加的速率控制在1-2滴/s。

22、進(jìn)一步地，步驟a所述減壓蒸餾是指在真空度為-0.07mpa下35℃中蒸餾直至完全除去揮發(fā)物。

23、一種如上所述的制備方法制備得到的垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭。

24、本發(fā)明的有益效果：

25、(1)本發(fā)明先對(duì)無(wú)煙煤在氮?dú)夥諊绿炕?，然后采取物理活化和化學(xué)活化相結(jié)合的方式，依次在二氧化碳氛圍下物理活化、經(jīng)氫氧化鉀溶液浸漬后化學(xué)活化，同時(shí)在每次的活化后還進(jìn)行酸洗以除去灰分，從而得到一種中孔發(fā)達(dá)的活性炭，基于此加入由1-乙烯基咪唑和3-氯丙基三乙氧基硅烷經(jīng)＝n-和cl-的作用而得到的離子液體，以此進(jìn)行活性炭上羥基和乙氧基的縮合，實(shí)現(xiàn)表面改性，修飾上烯基和咪唑基團(tuán)，最后還加入乙烯基吡啶進(jìn)行雙鍵聚合，形成低聚合度的吡啶基團(tuán)聚合物，從而制備出垃圾焚燒用煤質(zhì)粉末活性炭，使其對(duì)二噁英擁有非常優(yōu)異的吸附作用，吸附效率高，針對(duì)性強(qiáng)。

26、(2)本發(fā)明創(chuàng)造性地基于二噁英的物理化學(xué)性質(zhì)，先從活性炭本身的孔道結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，采取物理活化和化學(xué)活化相結(jié)合的方式，外加每次的活化后均進(jìn)行酸洗處理以除去灰分，從而得到一種中孔發(fā)達(dá)的活性炭，經(jīng)氫氧化鉀溶液浸漬后再進(jìn)行化學(xué)活化可以有效地通過(guò)堿的作用進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)微孔的擴(kuò)孔、造孔，從而提高活性炭中中孔的占比，增強(qiáng)對(duì)二噁英這類大分子物質(zhì)的吸附效果，同時(shí)，由于活性炭的表面本身會(huì)含有一定量的含氧基團(tuán)，例如羥基等，因此本發(fā)明還對(duì)制得的中孔發(fā)達(dá)的活性炭加入由1-乙烯基咪唑和3-氯丙基三乙氧基硅烷經(jīng)＝n-和cl-的作用而得到的離子液體，以此進(jìn)行表面改性，通過(guò)羥基和乙氧基的縮合(類似于硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)機(jī)物發(fā)生作用)，從而固載離子液體，修飾上烯基和咪唑基團(tuán)，咪唑分子存在一個(gè)6電子共軛大π鍵，其的引入可以很好地提高活性炭表面的π電子作用力，從而促進(jìn)活性炭對(duì)二噁英的吸附作用，而烯基的存在則為后續(xù)與乙烯基吡啶發(fā)生聚合提供可能，形成低聚合度的吡啶基團(tuán)聚合物，使得吡啶基團(tuán)可以與咪唑基團(tuán)產(chǎn)生優(yōu)異的協(xié)同效果且又不會(huì)因聚合度過(guò)高而導(dǎo)致空間位阻過(guò)大影響活性炭本身的吸附作用，最終兩者能夠共同與二噁英形成更為強(qiáng)烈的π-π結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步促進(jìn)對(duì)二噁英的吸附效果，吸附針對(duì)性強(qiáng)。

27、(3)本發(fā)明創(chuàng)造性地在活性炭的孔道結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，使得所制備出的活性炭在實(shí)際應(yīng)用于二噁英的吸附時(shí)，吸附效果優(yōu)異，擁有非常好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。