一种油茶壳基柱状活性炭及其制备方法与流程

本发明涉及活性炭制备领域，具体涉及一种油茶壳基柱状活性炭及其制备方法。

背景技术：

1、油茶是中国南方特有的木本油料树种，世界四大木本食用油树种，南方15个省区有自然分布，现有面积7千多万亩，主要产区在湖南、江西、广西、湖北、广东地区，据国家林业和草原局对茶油产业的规划，到2025年，我国油茶种植面积将达到9千万亩。茶油是油茶籽俗称，是从普通油茶成熟种子中提取的纯天然高级优质食用植物油，2021年我国茶油产量约100.9万吨，已成为我国消费量前十位的油种之一。根据国家林业和草原局印发的《林草产业发展规划<2021-2025年>》提到，到2025年，茶油年产量达200万吨。一方面，茶油是《中国食用油结构改革与发展规划纲要》中大力提倡推广的植物食用油，也是国际粮油组织首推的卫生保健植物食用油；同时也可作为润滑油、防锈油用于工业。另一方面，发展的同时也带来了新的问题，那就是产生大量的油茶壳。油茶壳是茶油果的外皮，占整个茶油果的60％，每年产生的油茶壳有上百万吨之多，资源相当丰富。但是，目前油茶壳除了用于制备木糖、糠醛以及作燃料外，尚未得到充分的开发利用，并且每年都有大量的油茶壳被丢弃堆积或直接燃烧，不仅占用大量土地，而且造成严重的环境污染。

2、活性炭是一种具有发达孔隙结构和大比表面积的碳质吸附材料，具有吸附能力强、力学强度高、化学稳定性好且便于再生等特点，广泛用于工业、农业、国防、环保等领域。传统活性炭制备的原料主要是煤炭和木质，由于国内林木资源有限、煤炭日益减少且价格较高，同时由于环保影响，寻求廉价而丰富的开再生原料是目前活性炭制备领域急需解决的问题。目前国内以油茶壳进行活性炭的研究主要是粉末状和破碎颗粒状，分别存在不可再生以及强度低等问题。

技术实现思路

1、本发明克服现有技术的不足，提供一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

3、一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)预处理，将油茶壳通过转炉进行预处理，除去原材料中的部分挥发性物质；

5、(2)制粉，将预处理后的油茶壳直接制粉，或者配入增强剂共同进行制粉，要求粉料细度200目通过＞95％；

6、(3)成型，将粉料、粘结剂、水依次加入到混捏机中搅拌均匀成型，所述粘结剂为有机高分子化合物中的至少一种；

7、(4)炭化,将成型后的成型料加入转炉炭化；

8、(5)活化，将炭化料加入转炉活化；

9、(6)后处理，将转炉出来的活化料冷却后通过筛分，除去制备过程中产生的粉末后，即为柱状活性炭。

10、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(1)转炉中预处理条件为200℃-500℃阶段式处理，处理时间为10-40分钟。

11、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(2)中的增强剂为沥青、无烟煤和烟煤中的至少一种，增强剂占粉料总量的0-80％。

12、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(3)中有机高分子化合物为土豆粉或糖蜜渣。

13、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(3)中粘结剂的加入量为粉料质量的10-60％，水的加入量为粉料质量的10-50％。

14、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(4)中炭化温度为200-600℃，由低到高进行，炭化时间为20-60分钟。

15、作为本发明技术方案的进一步限定，步骤(5)中活化温度为750-950℃，在水蒸气作用下，活化时间为60-120分钟。

16、另外，本发明还提供上述制备方法得到的油茶壳基柱状活性炭。

17、与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

18、本发明针对粉末活性炭再生困难，通过添加无焦油的粘结剂制备柱状活性炭，一方面减少焦油作为粘结剂时储存、运输以及使用时对环境和人体造成的伤害，降低了环保生产成本；另一方面方便材料的再生和重复利用。

19、本发明制备方法提高颗粒活性炭的强度，针对破碎颗粒活性炭强度低的问题，通过工艺和配比的优化，一方面保证成型样品冷态强度，另一方面要保证后续高温处理后样品的强度，拓宽活性炭的应用领域。

20、本发明制备的活性炭外形为柱状，直径为0.9-10.0mm，样品表面不开裂、强度高，方便吸附材料的回收和再生。

技术特征：

1.一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（1）转炉中预处理条件为200℃-500℃阶段式处理，处理时间为10-40分钟。

3.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（2）中的增强剂为沥青、无烟煤和烟煤中的至少一种；增强剂占粉料总量的0-80%。

4.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（3）中有机高分子化合物为土豆粉或糖蜜渣。

5.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（3）中粘结剂的加入量为粉料质量的10-60%，水的加入量为粉料质量的10-50%。

6.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（4）中炭化温度为200-600℃，由低到高进行，炭化时间为20-60分钟。

7.根据权利要求1所述的一种油茶壳基柱状活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（5）中活化温度为750-950℃，在水蒸气作用下，活化时间为60-120分钟。

8.根据权利要求1-7所述的制备方法得到的油茶壳基柱状活性炭。

技术总结
本发明涉及活性炭制备领域，具体涉及一种油茶壳基柱状活性炭及其制备方法；包括以下步骤：（1）预处理，将油茶壳通过转炉进行预处理；（2）制粉，将预处理后的油茶壳直接制粉，或者配入增强剂共同进行制粉；（3）成型，将粉料、粘结剂、水依次加入到混捏机中搅拌均匀成型；（4）炭化，将成型后的成型料加入转炉炭化；（5）活化，将炭化料加入转炉活化；（6）后处理，将转炉出来的活化料冷却后通过筛分，除去制备过程中产生的粉末后，即为柱状活性炭；本发明制备方法提高颗粒活性炭的强度，针对破碎颗粒活性炭强度低的问题，通过工艺和配比的优化，一方面保证成型样品冷态强度，另一方面要保证后续高温处理后样品的强度，拓宽活性炭的应用领域。

技术研发人员：郭军军,李俊杰,郭泽宇,张会涛,裴佩,王学明,王德周,吴丹蕾,冷新宇,王泽兵,安丽花,闫斌
受保护的技术使用者：山西新华防化装备研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/26