一種塑料?生物質(zhì)活性炭的制備方法及其獲得的活性炭技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種塑料?生物質(zhì)活性炭的制備方法及其獲得的活性炭，該方法包括原料粉碎混合，顆粒成形，活化和酸洗烘干等步驟，將廢舊回收塑料、生物質(zhì)材料和固體活化劑制備成塑料?生物質(zhì)活性炭。本發(fā)明專利技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：提供了城鄉(xiāng)垃圾回收再利用的新途徑；極大的減少了化學(xué)試劑的水污染，節(jié)約了資源；所制備的成型活性炭具有較大的BET比表面積和碘吸附值，體現(xiàn)出了發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

Activated carbon preparation method of plastic biomass activated carbon and the

The invention discloses a preparation method of plastic biomass activated carbon and activated carbon is obtained, the method comprises mixing raw material crushing, pickling and activation of particles forming, drying and other steps, the recycling of waste plastics, biomass materials and solid activating agent was prepared plastic raw material of activated carbon. Compared with the prior art, the invention has the following advantages: it provides a new way of urban and rural garbage recycling; greatly reducing the water pollution of chemical reagent, saving resources; the preparation of formed activated carbon has large specific surface area of BET and the iodine adsorption value, reflects the developed pore structure, has great market prospect.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法及其獲得的活性炭
本專利技術(shù)涉及活性炭制備
，尤其涉及的是一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法及其獲得的活性炭。
技術(shù)介紹
目前，我國(guó)每年將產(chǎn)生大量的塑料廢棄物和城鄉(xiāng)生物質(zhì)垃圾，大多數(shù)是采用就地掩埋和露天焚燒的方式處理，不僅造成了資源的極大浪費(fèi)，并且還為土地、大氣環(huán)境帶來(lái)了極大的壓力。活性炭在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。通常情況下，由于生物質(zhì)活性炭具有很強(qiáng)的物理吸附能力，在使用過(guò)程中綠色環(huán)保，本身具有很強(qiáng)的耐酸堿特性，適用范圍廣泛，而且原材料豐富、價(jià)格低廉，又可以重復(fù)使用，因而廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)、煉油行業(yè)、民用環(huán)保、食品飲料、機(jī)動(dòng)車輛配套、航天航空以及新能源等領(lǐng)域。工業(yè)上常用的活性炭比表面積為500～1000m2·g-1，其表面上可以吸附氣體、液體或膠態(tài)固體，其中對(duì)于氣體、液體，吸附物質(zhì)的質(zhì)量均可接近于活性炭本身的質(zhì)量，因而在空氣凈化、污水處理、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中起著不可或缺的作用。但是，隨著目前環(huán)境污染壓力的增強(qiáng)，以及生產(chǎn)生活中的的普遍應(yīng)用，其吸附能力以不能滿足使用。目前，業(yè)內(nèi)主要利用生物質(zhì)單一原料制備成型活性炭，并且根據(jù)在成型過(guò)程中是否使用粘結(jié)劑可分為含粘結(jié)劑和不含粘結(jié)劑兩種類型。其中，生物質(zhì)單一使用的形式導(dǎo)致原料本身在常溫下自成型效果差，因而通常選擇使用粘結(jié)劑成型。使用粘結(jié)劑則會(huì)堵塞活性炭?jī)?nèi)部孔洞，降低其比表面積，且添加粘結(jié)劑導(dǎo)致工藝復(fù)雜，成本較高；同時(shí)，所用粘結(jié)劑大都是有機(jī)化學(xué)溶劑溶液，且用量比例大，在生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)造成大量的水資源浪費(fèi)，還會(huì)附帶產(chǎn)出大量的化學(xué)污染，在制備中造成二次污染，也給生產(chǎn)帶來(lái)一定的危險(xiǎn)。中國(guó)專利：201410028954.3，利用含有活性炭、粘結(jié)劑、水的活性炭分散漿來(lái)制備成型的活性炭，其中有機(jī)粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉、聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、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。中國(guó)專利：201010166141.2，是將聚丙烯晴與二甲亞砜制成聚丙烯晴的二甲亞砜溶液，然后與活性炭均勻混漿，最后壓制成型燒制，其中活性炭與聚丙烯晴與二甲亞砜的比例為1：1：2.5，粘結(jié)劑的所占比重非常大。中國(guó)專利：201410787638.4，將易裂解的輔助粘結(jié)劑與粉末裝活性炭按比例進(jìn)行攪拌，并且向其中按比例添加酚醛樹(shù)脂類有機(jī)溶劑，最后進(jìn)行造粒，其中需要向酚醛樹(shù)脂中添加多種有機(jī)熔劑進(jìn)行稀釋以得到有機(jī)稀釋液。以上各專利在制備過(guò)程中，原料均選用單一生物質(zhì)，所以不可避免的在成型工藝中，選擇使用有機(jī)類的粘結(jié)劑，粘結(jié)劑使用量有的甚至超過(guò)了活性炭原料使用量。如果是在活性炭高溫活化之前進(jìn)行粘結(jié)成型，那么在之后的成型活化工藝中，大量使用的粘結(jié)劑將會(huì)對(duì)活性炭?jī)?nèi)部的孔徑結(jié)構(gòu)的形成有負(fù)面影響，堵塞甚至阻止內(nèi)部孔徑的形成及擴(kuò)大，最后導(dǎo)致活化后的成型活性炭損失一部分的比表面積，影響之后的吸附脫附性能。同時(shí)，大量使用的有機(jī)化學(xué)試劑一方面極大的提高了成型活性炭的制備成本，增加生產(chǎn)負(fù)擔(dān)；另一方面，在生產(chǎn)過(guò)程中，帶來(lái)了大量的污染處理問(wèn)題。在處理這些污染問(wèn)題時(shí)，不僅要投入大量的人力物力，再次提高生產(chǎn)成本，其次，也造成了水資源的大量浪費(fèi)以及潛在的有機(jī)試劑泄漏危險(xiǎn)，給實(shí)際生產(chǎn)埋下了安全隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法及其獲得的活性炭。本專利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、原料粉碎混合，將廢舊回收塑料、生物質(zhì)材料和固體活化劑分別粉碎后混合；步驟二、顆粒成形，在常溫常壓下，將制步驟一制備的混合原料放入成型機(jī)內(nèi)造粒；步驟三、活化，惰性氣體環(huán)境下，將步驟二獲得顆粒進(jìn)行活化處理得到成型活性炭；步驟四、酸洗烘干，將成型活性炭顆粒進(jìn)行酸洗，再用去離子水沖洗至殘液中性后干燥獲得所述塑料-生物質(zhì)活性炭。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中混合物的摻塑率ω＝5～30％，鹽料比γ＝1.0～2.5，含水率為15～25％；其中，摻塑率ω定義為廢舊回收塑料占全部樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；鹽料比γ定義為固體活化劑與生物質(zhì)材料的質(zhì)量比；Mp為廢舊回收塑料的質(zhì)量，Mw為生物質(zhì)材料的質(zhì)量，Ms為固體活化劑的質(zhì)量。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述廢舊回收塑料選用廢舊回收聚丙烯塑料。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述生物質(zhì)材料選用木質(zhì)鋸末。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述固體活化劑選用無(wú)水K2CO3。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟一中，將原料粉碎至35～40目，再攪拌混合2min。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟二中，成型造粒的壓力為8～10MP，保壓時(shí)間為2～3min，獲得的顆粒的成型密度為1.2～1.4g·cm-3。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟三中采用加熱活化，活化溫度為750℃～1100℃，活化時(shí)間為50～80min。作為對(duì)上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟四中使用0.1mol·L-1的鹽酸浸沒(méi)成型活性炭，在加熱至沸騰的狀態(tài)下保持30s。本專利技術(shù)還提供一種塑料-生物質(zhì)活性炭，所述塑料-生物質(zhì)活性炭是通過(guò)上述塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法制備獲得的。本專利技術(shù)相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：本方案制備出的成型生物質(zhì)活性炭BET比表面積可以達(dá)到1700m2·g-1以上，碘吸附值可達(dá)到1400mg·g-1左右，且具備發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的吸附能力；采用了廢棄的塑料和生物質(zhì)材料等城鄉(xiāng)廢棄物為原材料，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，提供了城鄉(xiāng)垃圾回收再利用的新途徑；采用干混法自成型工藝，避免了制備過(guò)程中的過(guò)濾、干燥等步驟，極大的減少了化學(xué)試劑的水污染，節(jié)約了資源；簡(jiǎn)化了當(dāng)前主流的化學(xué)浸漬法制備生物質(zhì)成型活性炭的制備工藝，避免損失了由于后期使用粘結(jié)劑成型所造成的孔隙結(jié)構(gòu)損失；所制備的成型活性炭具有較大的BET比表面積和碘吸附值，體現(xiàn)出了發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)獲得的塑料-生物質(zhì)活性炭的10000倍掃描電鏡圖。圖2是本專利技術(shù)獲得的塑料-生物質(zhì)活性炭的50000倍掃描電鏡圖。圖3是成型顆粒的照片。圖4是本發(fā)獲得的塑料-生物質(zhì)活性炭照片。具體實(shí)施方式下面對(duì)本專利技術(shù)的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本專利技術(shù)技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、原料粉碎混合，將回收聚丙烯塑料、木質(zhì)鋸末和無(wú)水K2CO3分別將原料粉碎至35目，再攪拌混合2min；混合物的摻塑率ω＝5％，鹽料比γ＝1.0，含水率為15％；原料粉碎篩分混合工藝中固體活化劑與原料的混合是常溫干法混合，無(wú)須長(zhǎng)時(shí)間溶液浸漬。塑料在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價(jià)值。塑料老化是一種不可逆的變化，它是材料的通病。但是廢舊的老化塑料脆性高，破碎后粉末化程度更高，直接將回收塑料破碎后的摻入生物質(zhì)材料中制作活性炭，能夠?qū)⒊青l(xiāng)廢棄物回收利用，是一個(gè)廢舊塑料很好的回收利用方法。其中，摻塑率ω定義為廢舊回收塑料占全部樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；鹽料比γ定義為固體活化劑與生物質(zhì)材料的質(zhì)量比；Mp為廢舊回收塑料的質(zhì)量，Mw為生物質(zhì)材料的質(zhì)量，Ms為固體活化劑本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種塑料?生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、原料粉碎混合，將廢舊回收塑料、生物質(zhì)材料和固體活化劑分別粉碎后混合；步驟二、顆粒成形，在常溫常壓下，將制步驟一制備的混合原料放入成型機(jī)內(nèi)造粒；步驟三、活化，惰性氣體環(huán)境下，將步驟二獲得顆粒進(jìn)行活化處理得到成型活性炭；步驟四、酸洗烘干，將成型活性炭顆粒進(jìn)行酸洗，再用去離子水沖洗至殘液中性后干燥獲得所述塑料?生物質(zhì)活性炭。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、原料粉碎混合，將廢舊回收塑料、生物質(zhì)材料和固體活化劑分別粉碎后混合；步驟二、顆粒成形，在常溫常壓下，將制步驟一制備的混合原料放入成型機(jī)內(nèi)造粒；步驟三、活化，惰性氣體環(huán)境下，將步驟二獲得顆粒進(jìn)行活化處理得到成型活性炭；步驟四、酸洗烘干，將成型活性炭顆粒進(jìn)行酸洗，再用去離子水沖洗至殘液中性后干燥獲得所述塑料-生物質(zhì)活性炭。2.如權(quán)利要求1所述一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于：所述步驟一中混合物的摻塑率ω＝5～30％，鹽料比γ＝1.0～2.5，含水率為15～25％；其中，摻塑率ω定義為廢舊回收塑料占全部樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；鹽料比γ定義為固體活化劑與生物質(zhì)材料的質(zhì)量比；Mp為廢舊回收塑料的質(zhì)量，Mw為生物質(zhì)材料的質(zhì)量，Ms為固體活化劑的質(zhì)量。3.如權(quán)利要求2所述一種塑料-生物質(zhì)活性炭的制備方法，其特征在于：所述廢舊回收塑料選用廢舊回收聚丙烯...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬培勇，武晉州，邢獻(xiàn)軍，張賢文，吳東強(qiáng)，郭曉微，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：安徽,34