一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種成型活性炭的制備方法，其采用“濕法成型”法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結(jié)劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對(duì)應(yīng)的模具中，然后對(duì)模具及其內(nèi)部所裝的活性炭分散漿液進(jìn)行冷凍干燥以得到成型活性炭，該成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，而每個(gè)片狀活性炭又由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號(hào)孔隙大于顆粒狀活性炭之間形成的二號(hào)孔隙。本設(shè)計(jì)不僅操作難度較低、能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力，而且能制得任意形狀的成型活性炭、應(yīng)用范圍較廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及成型活性炭，屬于炭材料領(lǐng)域，尤其涉及一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭，具體適用于降低成型活性炭的操作難度，提高成型活性炭的均勻度。
【背景技術(shù)】 [0002]活性炭是由類(lèi)石墨微晶按“螺層形結(jié)構(gòu)”排列而成的微晶碳和無(wú)定形碳組成的碳質(zhì)吸附功能材料，性質(zhì)穩(wěn)定，具有優(yōu)良的吸附性能，且耐酸堿性、耐熱，不溶于水或者有機(jī)溶齊?，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)“三廢”治理、食品工業(yè)、醫(yī)藥、催化劑載體、半導(dǎo)體應(yīng)用、電能和高能量密度物質(zhì)(如壓實(shí)或液化氫氣、天然氣等)儲(chǔ)存領(lǐng)域。
[0003]目前通過(guò)傳統(tǒng)碳化、活化方法制備的活性炭大部分為粉末狀，其存在使用時(shí)粉塵污染嚴(yán)重、再生和分離回收困難等缺點(diǎn)，限制了活性炭高新【技術(shù)領(lǐng)域】的應(yīng)用。與之相比，成型活性炭結(jié)構(gòu)緊密，形狀易于調(diào)變，具備一定的強(qiáng)度，無(wú)粉塵污染且容易更換再生，更易于滿(mǎn)足不同行業(yè)的多種用途。
[0004]目前，制備成型活性炭的方法主要是直接以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結(jié)劑，然后在一定溫度、壓力下成型，以制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結(jié)劑量、成型壓力難以控制，粘結(jié)劑較難在活性炭中分散均勻等問(wèn)題，如:粘結(jié)劑量過(guò)大、成型壓力大容易造成孔的過(guò)度堵塞，降低成型活性炭的比表面積，而粘結(jié)劑量過(guò)小、成型壓力小，活性炭又難以成型。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?1107768.9的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種成型活性炭及其制造方法，其公開(kāi)的成型活性炭的外表面有一層纖維網(wǎng)，活性炭被網(wǎng)在其中，在制造時(shí)，先將活性炭、蒸餾水和聚四氟乙烯乳液混合攪拌均勻，再在70 - 90°C下用煉膠機(jī)加壓處理，去水后，即可成型。該專(zhuān)利申請(qǐng)存在粘結(jié)劑量、成型壓力難以控制的缺陷，操作難度較高，而且活性炭分布的均勻度較低，體積比表面積較小，吸附能力不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的操作難度較高、均勻度較低的缺陷與問(wèn)題，提供一種操作難度較低、均勻度較高的成型活性炭的制備方法及成型活性炭。
[0007]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對(duì)初始漿液進(jìn)行攪拌，以使活性炭、粘結(jié)劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當(dāng)活性炭分散漿液填充整個(gè)模具時(shí)，模具灌裝工藝結(jié)束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內(nèi)冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開(kāi)硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0008]所述原料的混合工藝中:所述初始衆(zhòng)液中活性炭、粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比為:粘結(jié)劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0009]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時(shí)，加熱溫度為40 - 70°C。
[0010]所述原料的混合工藝中:先將粘結(jié)劑配制成粘結(jié)劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0011]所述原料的混合工藝中:所述粘結(jié)劑為有機(jī)粘結(jié)劑或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，其中，有機(jī)粘結(jié)劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹(shù)脂中的至少一種；無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0012]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0013]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內(nèi)的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0014]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，每個(gè)片狀活性炭由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號(hào)孔隙，相鄰的一號(hào)孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號(hào)孔隙，相鄰的二號(hào)孔隙之間連通，且一號(hào)孔隙大于二號(hào)孔隙。
[0015]所述一號(hào)孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號(hào)空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0016]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中采用了 “濕法成型”的方法以制備成型活性炭，即先獲得含有活性炭、粘結(jié)劑、水的活性炭分散漿液，再按所需形狀將其注入對(duì)應(yīng)的模具中，然后對(duì)模具及其內(nèi)部所裝的活性炭分散漿液進(jìn)行冷凍干燥以得到成型活性炭，漿液灌裝與冷凍干燥相結(jié)合，整個(gè)操作過(guò)程與現(xiàn)有“干法成型”的工藝完全不同，既不需要加壓，也不需要考慮粘結(jié)劑、成型壓力之間的聯(lián)系，粘結(jié)劑也易在活性炭分散漿液內(nèi)得到均勻分布，不會(huì)堵塞或阻礙后續(xù)成型活性炭的生成，非常易于控制。因此，本發(fā)明易于控制，操作難度較低。
[0018]2、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中先是獲取活性炭分散漿液，再對(duì)其冷凍干燥以獲得成型活性炭，與現(xiàn)有技術(shù)相比，活性炭分散漿液能夠確保其內(nèi)含的活性炭、粘結(jié)劑得到完全均勻的分布，而冷凍干燥又能確保干燥后的物質(zhì)保持分散漿液中的原有狀態(tài)，即能夠確保分散漿液中活性炭、粘結(jié)劑的均勻分布狀態(tài)，從而提高最終獲得的成型活性炭?jī)?nèi)活性炭、粘結(jié)劑的均勻度，進(jìn)而提高其吸附能力。因此，本發(fā)明能提高成型活性炭的均勻度與吸附能力。
[0019]3、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭中是先將活性炭分散漿液注入模具中，再對(duì)模具及其內(nèi)部所裝的活性炭分散漿液進(jìn)行冷凍干燥以獲取成型活性炭，由此可見(jiàn)，成型活性炭的形狀由模具的形狀決定，可調(diào)性較強(qiáng)，可獲得任意形狀的成型活性炭，能適用于各種應(yīng)用環(huán)境。因此，本發(fā)明能獲得任意形狀的成型活性炭，應(yīng)用范圍較廣。[0020]4、本發(fā)明一種成型活性炭的制備方法及成型活性炭所制備的成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，而每個(gè)片狀活性炭又由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，片狀活性炭之間形成的一號(hào)孔隙相互連通，顆粒狀活性炭之間形成的二號(hào)孔隙也相互連通，且一號(hào)孔隙大于二號(hào)孔隙，該種結(jié)構(gòu)的成型活性炭能確保其內(nèi)部存在大量的連通空隙，從而最大限度的保證活性炭的比表面積不會(huì)因?yàn)樾纬蓧K體而降低，進(jìn)而具備較強(qiáng)的吸附能力。因此，本發(fā)明制備的成型活性炭具備較高的體積比表面積與較強(qiáng)的吸附能力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明制備的成型活性炭的光學(xué)照片。
[0022]圖2是實(shí)施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(4000X )。
[0023]圖3是實(shí)施例1制備的成型活性炭的掃描圖片(300X )。
[0024]圖4是實(shí)施例4制備的成型活性炭的掃描圖片(20000X )。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]參見(jiàn)圖1 -圖4，一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑與水；
所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對(duì)初始漿液進(jìn)行攪拌，以使活性炭、粘結(jié)劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；
模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當(dāng)活性炭分散漿液填充整個(gè)模具時(shí)，模具灌裝工藝結(jié)束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內(nèi)冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開(kāi)硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
[0027]所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比為:粘結(jié)劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5 - 30 Wt.%。
[0028]所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時(shí)，加熱溫度為40 - 70°C。
[0029]所述原料的混合工藝中:先將粘結(jié)劑配制成粘結(jié)劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
[0030]所述原料的混合工藝中:所述粘結(jié)劑為有機(jī)粘結(jié)劑或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，其中，有機(jī)粘結(jié)劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹(shù)脂中的至少一種；無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
[0031]所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
[0032]所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內(nèi)的冷凍溫度低于或等于零下20度。
[0033]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，每個(gè)片狀活性炭由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號(hào)孔隙，相鄰的一號(hào)孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號(hào)孔隙，相鄰的二號(hào)孔隙之間連通，且一號(hào)孔隙大于二號(hào)孔隙。
[0034]所述一號(hào)孔隙的大小分布在50 - 200 um,所述二號(hào)空隙的大小分布在0.5 - 10um。
[0035]所述成型活性炭的體積密度為0.05 - 0.6 g/cm3。
[0036]本發(fā)明的原理說(shuō)明如下:
一、活性炭分散漿液:
對(duì)于成型活性炭，現(xiàn)有技術(shù)采用的是“干式成型”法，即以粉末狀活性炭為原料，添加一定量的粘結(jié)劑，然后在一定溫度、壓力下成型，最后通過(guò)后處理除去水分制得成型活性炭。這種方法制備的成型活性炭存在粘結(jié)劑量、成型壓力難以控制，粘結(jié)劑較難在活性炭中均勻分散等問(wèn)題，粘結(jié)劑用量太少不易成型，太大則一方面會(huì)因相同質(zhì)量成型樣品中粘結(jié)劑比例增大而吸附能力相對(duì)降低，另一方面則會(huì)由于其對(duì)活性炭孔結(jié)構(gòu)的過(guò)度堵塞，使成型活性炭中的很多通孔變成了閉孔，降低成型活性炭比表面積。
[0037]為克服這些缺陷，本發(fā)明采用了完全不同的“濕式成型”法，即先獲取活性炭分散漿液(現(xiàn)有技術(shù)在原料混合時(shí)，雖然也加入水，但用量太少，其最終混合所得的混合物并不是漿液態(tài))，再對(duì)其冷凍干燥，其中，分散漿液是做好成型活性炭最基本的保證，漿液中的活性炭、粘接劑不分散均勻，活性炭就無(wú)法成型。
[0038]1、粘結(jié)劑占活性炭的I — 100 wt.%，活性炭占水的5-30 wt.%:
這是本發(fā)明中活性炭、粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比，明顯可見(jiàn)水的用量最多，這是得到“漿液”態(tài)混合物的保證，也是為后續(xù)的注入模具、冷凍干燥做準(zhǔn)備，同時(shí)，水多也易于攪拌，便于活性炭、粘結(jié)劑在水中的均勻分布。此外，本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)“粘結(jié)劑占活性炭的1-100 wt.%”以及“活性炭占水的5 - 30 wt.%”這兩個(gè)數(shù)值范圍的原因在于:
活性炭占水的5-30 wt.%:活性炭為成型活性炭的骨架，當(dāng)活性炭低于5 wt.%時(shí),成型活性炭的強(qiáng)度會(huì)偏低，導(dǎo)致活性炭難以成型；當(dāng)活性炭高于30 wt.%時(shí)，活性炭固含量偏大，活性炭流動(dòng)性變差，粘結(jié)劑難于分散，也不利于活性炭成型；
粘結(jié)劑占活性炭1- 100 Wt.%:當(dāng)粘結(jié)劑低于I Wt.%時(shí),活性炭難于被粘接，影響活性炭成型；當(dāng)粘結(jié)劑大于100 wt.%時(shí),粘結(jié)劑太多,難于分散,降低成型活性炭的體積比表面積。
[0039]2、粘結(jié)劑:
活性炭是成型后塊體的主要物質(zhì)，粘結(jié)劑目的是為了將活性炭粘接在一起，即漿液在冷凍干燥去除水份后，便會(huì)形成塊體，粘結(jié)劑則可以使塊體維持漿液時(shí)的形狀。粘結(jié)劑在不使用時(shí)一般為固體，本發(fā)明在使用時(shí)先將其配制成粘結(jié)劑的水溶液，然后再和活性炭、水充分混合以得到活性炭分散漿液，這樣便于粘結(jié)劑在溶液中的分散。
[0040]3、恒溫水浴鍋的加熱攪拌:
初始漿液在恒溫水浴鍋中需要邊加熱邊攪拌，加熱攪拌時(shí)間越長(zhǎng)越好，溫度低于40°C，粘結(jié)劑的水溶液粘度很大，不利于粘結(jié)劑在水溶液中的分散，溫度高于70°C，粘結(jié)劑會(huì)變性使其粘度和性能明顯下降，所以最適合的加熱溫度范圍為40 - 70°C。
[0041]4、活性炭分散漿液:
最終得到的活性炭分散漿液內(nèi)活性炭、粘結(jié)劑均勻分散的特征可從以下三點(diǎn)判斷:首先，可通過(guò)外觀(guān)來(lái)判定，即分散漿液的顏色、形態(tài)均一；其次，分散漿液具有一定的流動(dòng)性，保證漿液能夠填充模具的任何地方；再次，分散漿液具備一定的稠度，以保證活性炭的分散性和最終衆(zhòng)液的成型性，粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間,利于活性炭的成型。
[0042]二、冷凍干燥:
本發(fā)明采用的是“濕法成型”法，當(dāng)形成活性炭分散漿液后，其內(nèi)部的活性炭、粘結(jié)劑已經(jīng)均勻分散，此時(shí)，需要采用合適的方法以去除漿液中的水分，剩下粘結(jié)劑和活性炭，這時(shí)粘結(jié)劑將活性炭粘接起來(lái)，從而形成成型活性炭。若果除水方法不當(dāng)，則會(huì)破壞原有活性炭分散漿液的成果，現(xiàn)有干法壓制成型肯定不行，為此，我們采用了冷凍干燥的方法，該方法的作用一是去水，二是冷凍干燥不會(huì)破壞粘接劑、活性炭在水溶液中的均勻分散狀況，確保干燥后的活性炭中的固體物質(zhì)保持漿液時(shí)的狀態(tài)，大大的提高吸附能力。
[0043]冷凍溫度:冷凍室內(nèi)的冷凍溫度低于或等于零下20度，一般可取一 20°C --50°C。如果冷凍溫度高于一 20°C，則待冷凍的漿液冷凍速度會(huì)慢，漿液可能會(huì)因時(shí)間的延長(zhǎng)，產(chǎn)生分層。在目前來(lái)看，冷凍溫越低越好，越能保持漿液中固體物質(zhì)原來(lái)的狀態(tài)。
[0044]升溫并抽真空:升高冷凍的硬塊體的環(huán)境溫度，同時(shí)對(duì)其所處環(huán)境抽真空,抽真空是一直進(jìn)行的，一直抽到硬塊體完全干燥為止，此時(shí)，固化的液體升華，其升華的快慢與其環(huán)境溫度和真空度相關(guān)，待冷凍的液體完全升華，便可制得成型活性炭。
[0045]三、模具灌裝:
模具灌裝工藝的作用主要包括兩點(diǎn):
1、作為原料的混合工藝、冷凍干燥工藝之間的銜接點(diǎn):原料的混合工藝所得到的活性炭分散漿液是“漿液”態(tài)，具備一定的流動(dòng)性，不可能直接進(jìn)行冷凍干燥，需要容器對(duì)其盛裝，所以需要模具進(jìn)行過(guò)渡，`才能進(jìn)行后續(xù)的冷凍干燥。
[0046]2、成型活性炭的形狀:當(dāng)對(duì)模具及其內(nèi)部所盛裝的活性炭分散漿液進(jìn)行冷凍干燥后，所得到的成型活性炭的體積雖然會(huì)比模具內(nèi)原本盛裝的活性炭分散漿液的體積略小，但其形狀是基本一致的，因而，可通過(guò)設(shè)計(jì)模具的形狀以控制成型活性炭的形狀，從而得到任意形狀的成型活性炭，以適用于不同的應(yīng)用環(huán)境，進(jìn)而擴(kuò)大本發(fā)明的應(yīng)用范圍。
[0047]四、成型活性炭:
本發(fā)明所制備的成型活性炭由于通過(guò)漿液成型，故其形狀可調(diào)，易于成型各種復(fù)雜形狀，另外，成型活性炭的密度可調(diào)，通過(guò)調(diào)控活性炭分散漿液中活性炭的含量可以調(diào)節(jié)成型活性炭的密度。
[0048]一號(hào)孔隙、二號(hào)孔隙:成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，每個(gè)片狀活性炭由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號(hào)孔隙，相鄰的一號(hào)孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號(hào)孔隙，相鄰的二號(hào)孔隙之間連通，一號(hào)孔隙大于二號(hào)孔隙，這些特征會(huì)使成型活性炭中有大量的連通空隙，最大限度的保證活性炭的比表面積不會(huì)因?yàn)樾纬蓧K體而降低，即本發(fā)明制得的成型活性炭具有較高的比表面積，吸附能力較強(qiáng)。這點(diǎn)也可從成型活性炭的體積密度為0.05-0.6 g/cm3看出，這個(gè)體積密度較低，表明該成型活性炭中有大量的連通孔，連通孔由冷凍干燥水分升華造成。
[0049]實(shí)施例1:
一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括以下工藝:
原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，加熱溫度為40 - 70°C，并對(duì)初始漿液進(jìn)行攪拌，以使活性炭、粘結(jié)劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液；所述初始漿液中活性炭、粘結(jié)齊L1、水的質(zhì)量比為:粘結(jié)劑占活性炭的10 wt.%,活性炭占水的5 wt.% ;所述粘結(jié)劑為有機(jī)粘結(jié)劑或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，其中，有機(jī)粘結(jié)劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹(shù)脂中的至少一種；無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種；模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當(dāng)活性炭分散漿液填充整個(gè)模具時(shí)，模具灌裝工藝結(jié)束；
冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內(nèi)冷凍以形成硬塊體，冷凍室內(nèi)的冷凍溫度低于或等于零下20度，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開(kāi)硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭(參見(jiàn)圖1，圖1為成型活性炭的光學(xué)照片)。
[0050]一種上述成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭；所述成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，每個(gè)片狀活性炭由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號(hào)孔隙，相鄰的一號(hào)孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號(hào)孔隙，相鄰的二號(hào)孔隙之間連通，一號(hào)孔隙的大小分布在50 - 200 um, 二號(hào)空隙的大小分布在
0.5-10 um，這可以從圖2、圖3中看出。圖2、圖3分別為該成型活性炭在4000 X和300 X下的掃描圖片，圖2是圖3的布局放大圖，圖2的目的是描述成型活性炭最小組成部分，即顆粒狀活性炭之間的空隙大小及分布，圖3的目的是描述成型活性炭中聚集體，即片狀活性炭之間的空隙大小及分布。圖2中的顆粒狀活性炭雖然從外形上看上去像片狀，但也只是片狀的顆粒，它是本發(fā)明所制備的成型活性炭的最小組成部分，可以看做一個(gè)單體，而圖3中的片狀活性炭則是一種聚集體，它是由圖2中的顆粒狀活性炭粘接而成，是成型活性炭主要結(jié)構(gòu)。從圖2中可以看出顆粒狀活性炭之間的孔隙(二號(hào)孔隙)較小，其大小分布在
0.5 - 10 um之間，從圖3中可以看出顆粒狀活性炭粘接成形狀不規(guī)則的片狀活性炭，片狀活性炭之間的孔隙(一號(hào)孔隙)較大，其大小分布在50 - 200 um之間。所述成型活性炭的體積密度為0.117 g/cm3。
[0051]實(shí)施例2:
基本內(nèi)容同實(shí)施例1,不同之處在于:粘結(jié)劑占活性炭的5 wt.%,活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.13 g/cm3。
[0052]實(shí)施例3:
基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于:粘結(jié)劑占活性炭的20 wt.%，活性炭占水的20wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.40 g/cm3。
[0053]實(shí)施例4:
基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于:粘結(jié)劑占活性炭的100 Wt.%，活性炭占水的30wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.60 g/cm3。參見(jiàn)圖4,圖4可見(jiàn)兩個(gè)活性炭單體被高分子粘接劑粘接。
[0054]實(shí)施例5:
基本內(nèi)容同實(shí)施例1，不同之處在于:粘結(jié)劑占活性炭的I Wt.%，活性炭占水的5wt.% ;所述成型活性炭的體積密度為0.05 g/cm3。
【權(quán)利要求】
1.一種成型活性炭的制備方法，所述制備方法依次包括原料的混合工藝、活性炭的成型工藝，所述原料包括粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑與水，其特征在于: 所述活性炭的成型工藝依次包括模具灌裝工藝與冷凍干燥工藝；所述制備方法依次包括以下工藝: 原料的混合工藝:先將粉末狀的活性炭、粘結(jié)劑加入到水中以形成初始漿液，再將該初始漿液放入恒溫水浴鍋中加熱，并對(duì)初始漿液進(jìn)行攪拌，以使活性炭、粘結(jié)劑在水溶液中均勻分散，從而得到活性炭分散漿液； 模具灌裝工藝:先將上述活性炭分散漿液向模具中注入，當(dāng)活性炭分散漿液填充整個(gè)模具時(shí)，模具灌裝工藝結(jié)束； 冷凍干燥工藝:先將上述模具及其所盛裝的活性炭分散漿液一同置于冷凍室內(nèi)冷凍以形成硬塊體，然后升溫并抽真空，以使硬塊體中的水以升華的方式離開(kāi)硬塊體，從而獲得所述的成型活性炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述初始漿液中活性炭、粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比為:粘結(jié)劑占活性炭的1- 100 Wt.%,活性炭占水的5-30 wt.%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:在恒溫水浴鍋中加熱時(shí)，加熱溫度為40 - 70°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:先將粘結(jié)劑配制成粘結(jié)劑的水溶液，再將其與粉末狀的活性炭一同加入到水中以形成初始漿液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述粘結(jié)劑為有機(jī)粘結(jié)劑或無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，其中，有機(jī)粘結(jié)劑是羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇或酚醛樹(shù)脂中的至少一種；無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是蒙脫土、海泡石或硅溶膠中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述原料的混合工藝中:所述活性炭分散衆(zhòng)液的粘度在2000mpa.s - 30000 mpa.s之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成型活性炭的制備方法，其特征在于:所述冷凍干燥工藝中:所述冷凍室內(nèi)的冷凍溫度低于或等于零下20度。
8.—種權(quán)利要求1所述的成型活性炭的制備方法所制備的成型活性炭，其特征在于: 所述成型活性炭由多個(gè)片狀活性炭堆疊而成，每個(gè)片狀活性炭由多個(gè)顆粒狀活性碳粘接而成，相鄰的片狀活性炭之間形成有一號(hào)孔隙，相鄰的一號(hào)孔隙之間連通，相鄰的顆粒狀活性炭之間形成有二號(hào)孔隙，相鄰的二號(hào)孔隙之間連通，且一號(hào)孔隙大于二號(hào)孔隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述一號(hào)孔隙的大小分布在50 - 200 um，所述二號(hào)空隙的大小分布在0.5 - 10 um。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種成型活性炭，其特征在于:所述成型活性炭的體積密度為 0.05 - 0.6 g/cm3。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK103769047SQ201410028954
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】王睿, 鐘小華, 劉立炳 申請(qǐng)人:東風(fēng)商用車(chē)有限公司