专利名称：由竹质原料制备活性炭的方法
技术领域：
本发明属于活性炭领域，特别涉及由竹质原料制备活性炭的方法。
背景技术：
活性炭的化学性质稳定，能使许多化学药剂再生，被广泛应用于石油、医药、化工、食品、国防工业、环境保护等领域。据统计全国活性炭年产量达12万吨左右，制造活性炭的原料多种多样，有木质，煤质，果壳等，然而活性炭制造与应用的历史证明，木质原料生产的活性炭与其它原料生产的活性炭相比具有独特的四大优点总孔容积大，比表面积大，反应活性大，杂质少。但以牺牲森林资源为代价生产活性炭，已不能适合社会发展的需要。
随着全社会对环境意识的提高，为保护森林资源，国家明文规定，严禁乱砍乱伐，因此木质活性炭的原料日渐贫乏。必须寻找替代原料，而在浙江、福建、安徽、湖北等地区，毛竹资源相当丰富，且毛竹的生长周期短，一般二年以上即可采用，如果加以开发可具有极大的经济效益和社会效益。
公开号为CN1245776中公开了一种利用秸秆和锯屑制造活性炭的方法，该方法是将秸秆粉和锯屑粉加酸性催化剂溶液，研磨至粘稠的块状，经成型、固化、炭化和活化、酸洗，制成活性炭。公开号为CN1215694公开了一种用果核壳制造高性能活性炭的方法，该方法是将果核壳在磷酸溶液中处理，经炭化和活化制成活性炭。
JP11343107(1999.12.14)公开了一种涉及颗粒状原料竹的炭化方法，该方法采用外部燃烧体系。JP7126101(1995.05.16)公开了一种制备抗菌竹质活性炭的方法，该方法将竹屑在100～400℃加热，在100～150℃用蒸汽加热。上述两种方法虽然涉及用竹子来制备活性炭，但均未公开用化学法，特别是没有涉及用双氧水来处理的方法。
发明内容
本发明的目的是克服以木材作为原料生产活性炭，破坏森林资源的缺点，提供一种由竹质原料制备活性炭的方法。
本发明的方法包括如下步骤(1)把毛竹、竹枝或竹制品加工废料进行切片、筛选，竹屑经筛选或将竹屑筛选成型；竹屑的成型是经筛选、烘干，在高温加压成型设备中挤压成型，所说的成型设备可以用螺旋挤出机或液压挤压机。
(2)在炭化炉中将竹原料进行低温干馏炭化，干馏炭化温度为200～600℃；(3)在微量氧存在的条件下，将炭化后的炭化料放入活化炉中，在高温下用过热蒸汽进行活化，活化温度为400～850℃；(4)活化过的活化料经破碎、酸洗、水洗、干燥和分级过筛，便可制得活性炭。该活性炭具有对0.15亚甲基兰脱色力120ml/g--300ml/g碘值1000mg/g--1400mg/g比表面积1100cm2/g--1800cm2/g总孔容积0.6cm3/g--1.2cm3/g中孔容积；0.2cm3/g--0.5cm3/g总铁含量≤0.05％灰份≤4.0％强度80％--95％pH 5--9在炭化步骤(2)之前，可将竹原料用氯化锌和双氧水的混合溶液浸渍，其中相对于每吨竹原料的氯化锌量为50～150公斤，双氧水的量为3～18公斤；或者用磷酸和双氧水的混合溶液浸渍，其中相对于每吨竹原料，磷酸的量为40～120公斤，双氧水的量为3～18公斤。
步骤(2)中的优选干馏炭化温度为200～450℃，更优选的温度为300～400℃，炭化时间为1～2小时；在炭化程度达到70～90％时出料，该炭化料在不添加任何粘结剂用挤出机挤压成型；
步骤(3)中的活化是将炭化料或成型的炭化料优选在400-600℃的温度下进行活化，更优选的温度为650～850℃，活化时间为2～4小时。
将步骤(4)活化过的活化料用热水漂洗，回收残留的氯化锌或磷酸。
烘干成型的活化料，经分级筛选得到成型的颗粒活性炭；烘干的活化料经研磨得到粉状活性炭。
所述的挤出机是液压挤压机或螺旋挤出机。
该活性炭具有对0.15亚甲基兰脱色力120ml/g--300ml/g焦糖脱色力(A法) 100％--130％碘值1000mg/g--1400mg/g比表面积1100cm2/g--1800cm2/g总孔容积0.6cm3/g--1.2cm3/g中孔容积；0.2cm3/g--0.5cm3/g总铁含量≤0.05％灰份≤4.0％强度80％--95％pH 3--6。
所述的炭化炉或活化炉是平板炉、回转炉、隧道炉、立式炉、双排炉或焖烧炉。
本发明生产一吨竹子活性炭的原料消耗化学法为3-5吨，物理法10-15吨。
本发明提出的竹质活性炭不但具有木质活性炭所有的优点，并且在同等工艺条件下，其亚甲基兰脱色力可提高20％，同时还具有中孔发达和杂质含量低的特点。最主要的是开发了制造活性炭的新原料。竹枝、竹屑和竹制品加工废料，目前大部份被废弃或作为燃料，并且造成环境严重污染。
图1.本发明由竹质原料制备活性炭的工艺流程图1。
图2.本发明由竹质原料制备活性炭的工艺流程图2。
具体实施例方式
(1)选用竹制品剩余物10吨，切成0.5cm×10cm，筛选出碎渣，得到0.5cm×10cm的物料9.5吨。将筛选好的物料加入到立式炭化炉中，每次加料500kg，每一小时出料一次，边出料边加料。
(2)在炭化炉中将竹原料进行低温干馏炭化，干馏炭化温度为450℃；炭化完毕共用了20小时左右，得炭化料2.80吨，并测得技术参数挥发份23.80％，灰份1.80％，水份2.60％，固定碳71.80％。
(3)在微量氧存在的条件下，将炭化后的炭化料放入活化炉中，在高温下用过热蒸汽进行活化，活化温度为765℃；活化时间7小时，2.8吨炭化料一共用了14小时完成活化。
(4)活化好的活化料经破碎、水洗、干燥，得到活化料798公斤。活化料经破碎，分级筛选取得粒度为8×30目的竹子颗粒活性炭638kg。筛下物160Kg。
测得竹子不定型颗粒活性炭的技术参数为碘值1148.5mg/g，对0.15亚甲基兰脱色力195ml/g，比表面积1356cm2/g，总孔容积0.7cm3/g(其中中孔容积0.41cm3/g)，总铁含量0.04％，灰份3.76％，强度85％，pH值9。
分级筛选的160Kg筛下物经酸洗、烘干、研磨得竹子粉状活性炭150kg。测得以下技术参数。对0.15亚甲基兰脱色力210ml/g，比表面积1420cm2/g，灰份2.50％，总铁含量0.018％，pH值6。
把浸渍过的竹屑放进平板炉，温度控制在320℃，炭化60分钟，然后升温至460℃，进行活化150分钟。完成活化后出料，随即将活化料放入回收池，加水溶解活化料中的残留氯化锌，以予回收氯化锌，直至池中活化料不含氯化锌。
将回收好的活化料移入漂洗池，用热水漂洗六次，然后烘干，研磨。得竹子粉状活性炭295kg，经检测得以下技术参数焦糖脱色力(A法)110％，对0.15亚甲基兰脱色力170ml/g，灰份3.20％，总铁量0.048％，氯化物0.18％，pH值5.5。
竹屑经过筛选，干燥到含水量小于30％，取得处理好的竹屑1吨，用磷酸和双氧水的混合液浸渍，加入20公斤双氧水和80公斤磷酸浸渍12小时。
把浸渍过的竹屑放进平板炉，温度控制在320℃，炭化60分钟，然后升温至460℃，进行活化210分钟。完成活化后出料，随即将活化料放入回收池，加热水溶解活化料中的残留磷酸，以予回收磷酸，直至池中活化料不含磷酸。
将回收好的活化料移入漂洗池，用热水漂洗六次，然后烘干，研磨。得竹子粉状活性炭210kg，经检测得以下技术参数经检测得以下技术参数焦糖脱色力(A法)125％，对0.15亚甲基兰脱色力255ml/g，灰份3.80％，总铁量0.032％，pH值3.4。
竹屑经过筛选，干燥到含水量小于27％，取得处理好的竹屑1吨，用氯化锌和双氧水的混合液浸渍，加入18公斤双氧水和95公斤氯化锌，加开水混合达到波美度55度的混合液，浸渍11小时。
把浸渍过的竹屑放进回转炉，温度控制在320℃，炭化65分钟，炭化程度达到80％左右，即炉内已基本不见竹屑，此时立即用液压挤压机挤压成为8×30目的颗粒炭化料。成型完毕炭化料进入回转炉进行活化，活化温度为550℃，进行活化180分钟。完成活化后出料，随即将活化料放入回收池，加水溶解活化料中的残留氯化锌，以予回收氯化锌，直至池中活化料不含氯化锌。
将回收好的活化料移入漂洗池，用热水漂洗六次，然后烘干。得竹屑颗粒状活性炭278kg，经检测得以下技术参数经检测得以下技术参数焦糖脱色力(A法)105％，对0.15亚甲基兰脱色力160ml/g，灰份3.80％，总铁量0.043％，氯化物0.15％，pH值5.0，强度90％。
权利要求
1.一种由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是该方法包括如下步骤(1)把毛竹、竹枝或竹制品加工废料进行切片、筛选，竹屑经筛选或将竹屑筛选成型；(2)在炭化炉中将竹原料进行低温干馏炭化，干馏炭化温度为200～600℃；(3)在微量氧存在的条件下，将炭化后的炭化料放入活化炉中，在高温下用过热蒸汽进行活化，活化温度为400～850℃；(4)活化过的活化料经破碎、酸洗、水洗、干燥和分级过筛，便可制得活性炭。
2.权利要求1记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是在炭化步骤(2)之前，可将竹原料用氯化锌和双氧水的混合溶液浸渍，其中相对于每吨竹原料，氯化锌的量为50～150公斤，双氧水的量为3～18公斤；或者用磷酸和双氧水的混合溶液浸渍，其中相对于每吨竹原料，磷酸的量为40～120公斤，双氧水的量为3～18公斤。
3.权利要求1记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的步骤(2)中的干馏炭化温度为200～450℃，炭化时间为1～2小时；在炭化程度达到70～90％时出料，该炭化料在不添加任何粘结剂用挤出机挤压成型。
4.权利要求1记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的步骤(3)中活化是将炭化料或成型的炭化料在400-600℃的温度下进行活化，活化时间为2～4小时。
5.权利要求4记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是烘干成型活化料，经分级筛选得到成型的活性炭；烘干的活化料经研磨得到粉状活性炭。
6.权利要求1或3任意一项记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的炭化温度为300～400℃。
7.权利要求1或4任意一项记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的活化温度是650～850℃。
8.权利要求1记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是将步骤(4)活化好的活化料用热水漂洗，回收残留的氯化锌或磷酸。
9.如权利要求1记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的炭化炉或活化炉是平板炉、回转炉、隧道炉、立式炉、双排炉或焖烧炉。
10.如权利要求3记载的由竹质原料制备活性炭的方法，其特征是所述的挤出机是液压挤压机或螺旋挤出机。
全文摘要
本发明属于活性炭领域,特别涉及由竹质原料制备活性炭的方法。该方法为(1)把毛竹、竹枝或竹制品加工废料进行切片、筛选,竹屑经筛选或将竹屑筛选成型;(2)在炭化炉中将竹原料进行低温干馏炭化,干馏炭化温度为200～600℃;(3)在微量氧存在的条件下,将炭化后的炭化料放入活化炉中,在高温下用过热蒸汽进行活化,活化温度为400～850℃;(4)活化过的活性炭再经破碎或再水洗、干燥、分级过筛,便可得到活性炭。在炭化之前,可将步骤(1)的竹原料用氯化锌和双氧水的混合溶液浸渍,或者用磷酸和双氧水的混合溶液浸渍。本发明提出的竹质活性炭不但具有木质活性炭所有的优点,并且在同等条件下,其亚甲基兰脱色力可提高20%。
文档编号C01B31/00GK1333180SQ0113114
公开日2002年1月30日 申请日期2001年9月4日 优先权日2001年9月4日
发明者郑兴福, 尤匡银, 朱爱贞 申请人:郑兴福, 尤匡银, 朱爱贞