一种应用于新风系统的活性炭制备方法
阅读说明：本技术 一种应用于新风系统的活性炭制备方法 (Preparation method of activated carbon applied to fresh air system ) 是由 徐志威 朱永太 江潮滨 张建骜 张正东 倪鑫 李林 吴金山 于 2021-07-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于新风系统的活性炭制备方法,所述一种活性炭制备方法,该方法包括如下步骤：步骤一：选择灰分低于5％的煤作为原料煤,并将硬阔叶材、软阔叶材、针叶材按重量比3：2：5配料制成原料屑并铺层,层厚为3～5cm,并通过热风干燥；热风的温度为38～42℃,干燥时间36～48小时,将木屑干燥后粉碎,放入坩埚,加入活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸并不断搅拌；步骤二：以氯化锌溶液作为活化剂与干燥后的原料屑混合；为活化剂并控制氯化锌溶液与原料屑的混合比例,使用后的氯化锌溶液可将氯化锌分离回收再利用,降低了生产成本,该不同类型的两种叶材作原料屑制备的活性炭较普通单一叶材制备的产品的吸附量增加了60％～65％。(The invention discloses a preparation method of activated carbon applied to a fresh air system, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: selecting coal with ash content lower than 5% as raw material coal, and mixing hard broad-leaved wood, soft broad-leaved wood and coniferous wood according to the weight ratio of 3: 2: 5 preparing raw material scraps by batching, layering the raw material scraps to form a layer with the thickness of 3-5 cm, and drying the layer by hot air; the temperature of hot air is 38-42 ℃, the drying time is 36-48 hours, the sawdust is dried and crushed, the sawdust is put into a crucible, and an activator phosphoric acid and an auxiliary activator concentrated sulfuric acid are added and continuously stirred; step two: mixing the dried raw material scraps with a zinc chloride solution as an activating agent; the active carbon prepared by using the two different types of leaf materials as the raw material scraps has the adsorption capacity increased by 60-65% compared with the adsorption capacity of a product prepared by using a common single leaf material.)
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种应用于新风系统的活性炭制备方法。
背景技术
活性炭制备通常采用植物作为生产活性炭的原材料，对于通常的生产活性炭的工艺通常包括：干燥、炭化和活化步骤，对应的活性炭生产设备则包括干干燥装置(干燥段)、炭化装置(炭化段)和活化装置(活化段)。物料从干燥装置的进口进入、经过炭化装置和活化装置后得到活性炭，而热空气从活化装置的热风进口进入活化装置，并依次经过炭化装置和干燥装置，在与各装置中的物料进行充分接触后，最后从干燥装置的出风口排出，以分别实现活化、炭化和干燥。对于采用植物活性炭原材料的生产方法来说，在干燥后的原材料通入到炭化装置进行炭化时，通常需要从外部通入燃料和空气进行燃烧，以达到原材料的炭化。为了使得燃料能够充分燃烧，则需要通入较多的空气，而通入较多的空气会很大程度地降低通入到炭化装置的热风的温度，从而导致炭化装置对较高温度的要求得不到满足；
活性炭的制备方法可以分为化学法、物理法和物理化学法等，其吸附是发生在吸附剂与吸附质之间。物理活化法是以炭为原料用水蒸气、二氧化碳、氧气或它们的混合物为活化介质，在高温条件下使碳原子局部气化，形成新的孔道，挥发分很少。活性炭原料碳化物的灰分是选择活性炭原料的一个重要指标，灰分含量大约为原料灰分含量的10倍，活性炭灰分含量越高，其吸附能力越低。所以，在选择活性炭原料时，应尽量选择灰分含量低的原料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于新风系统的活性炭制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于新风系统的活性炭制备方法，所述一种活性炭制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：选择灰分低于5％的煤作为原料煤，并将硬阔叶材、软阔叶材、针叶材按重量比3：2：5配料制成原料屑并铺层，层厚为3～5cm，并通过热风干燥；其中，热风的温度为38～42℃，干燥时间36～48小时，将木屑干燥后粉碎，放入坩埚，加入活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸并不断搅拌；
步骤二：以氯化锌溶液作为活化剂与干燥后的原料屑混合，并利用搅拌机搅拌形成初料；其中，氯化锌溶液的波美度为60～64°Bé/60℃，pH值为2.8～3.0；搅拌时间为20～30分钟；氯化锌溶液与原料屑的混合比例为4.8～5.0：1，所述木屑在活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸中浸渍15～30h，同坩埚一同送入马弗炉中炭化、活化；
步骤三：将初料炭化，炭化温度为120～200℃；继续升温活化，活化温度为520～550℃，且活化时升温为匀速升温，升温速度为10℃/分钟，制得活性炭初样；
步骤四：加入工业盐酸，并通过过滤萃取装置将活性炭初样中的氯化锌分离出，水洗后冷风干燥即获得所述活性炭；
步骤五：将所述原料煤进行炭化活化处理，获得比表面积500～1000m2/g的初级活性炭；将所述初级活性炭磨粉至100目以下，然后经氢氟酸浸泡后洗涤至中性；在惰性气体保护下进行升温处理；将所述步骤S4升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:(1～6)进行反应；
步骤六：用盐酸将冷却后的活性炭洗涤至中性，pH为7，用蒸馏水过滤，将滤液回收；过滤后，滤渣物烘干后充分研磨，过筛200目，即得活性炭。
优选的，所述步骤一中，原料屑的粒径为小于35～38目，且步骤一中，硬阔叶材为水青冈或麻栎，软阔叶材为杨或柳，针叶材为马尾松。
优选的，所述步骤二中，氯化锌溶液的波美度为62°Bé/60℃，pH值为3.0，步骤二中，氯化锌溶液与原料屑的混合比例为5：1。
优选的，所述步骤四中冷风干燥的时间为24～36小时。
优选的，在所述步骤五种，采用水蒸气活化法、磷酸活化法或碱活化法对所述原料煤进行炭化活化处理；在40～70℃条件下，经氢氟酸搅拌浸泡6～72小时之后洗涤至中性；氢氟酸的浓度为5％～25％，在惰性气体保护下，以(2～10℃)/min升温速度升温至1500℃～2200℃，并保温0.5～2小时；将处理获得的材料与氢氧化钾反应时，在惰性气体条件下，并且反应温度为700℃～900℃。反应0.5～5小时。
优选的，在所述步骤六中，所述活化剂磷酸的浓度为40％，浸渍比为1.5％，时间为60min，温度为500摄氏度；活化剂磷酸的浓度为50％，浸渍比为1.2％，时间为90min，温度为550摄氏度。
优选的，所述活化剂磷酸的浓度为60％，浸渍比为2.5％，时间为120min，温度为600摄氏度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
为活化剂并控制氯化锌溶液与原料屑的混合比例，使用后的氯化锌溶液可将氯化锌分离回收再利用，有效降低了生产成本，且该不同类型的两种叶材作原料屑制备的活性炭较普通单一叶材制备的产品的吸附量增加了60％～65％，有效提高了所制备的活性炭的吸附性能；吸附效果好，成本低廉，可工业化生产，实用性强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明提供一种技术方案：一种应用于新风系统的活性炭制备方法，一种活性炭制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：选择灰分低于5％的煤作为原料煤，并将硬阔叶材、软阔叶材、针叶材按重量比3：2：5配料制成原料屑并铺层，层厚为3cm，并通过热风干燥；其中，热风的温度为38℃，干燥时间36小时，将木屑干燥后粉碎，放入坩埚，加入活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸并不断搅拌；
步骤二：以氯化锌溶液作为活化剂与干燥后的原料屑混合，并利用搅拌机搅拌形成初料；其中，氯化锌溶液的波美度为60°Bé/60℃，pH值为2.8～3.0；搅拌时间为20～30分钟；氯化锌溶液与原料屑的混合比例为4.8～5.0：1，木屑在活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸中浸渍30h，同坩埚一同送入马弗炉中炭化、活化；
步骤三：将初料炭化，炭化温度为200℃；继续升温活化，活化温度为520℃，且活化时升温为匀速升温，升温速度为10℃/分钟，制得活性炭初样；
步骤四：加入工业盐酸，并通过过滤萃取装置将活性炭初样中的氯化锌分离出，水洗后冷风干燥即获得活性炭；
步骤五：将原料煤进行炭化活化处理，获得比表面积500m2/g的初级活性炭；将初级活性炭磨粉至100目以下，然后经氢氟酸浸泡后洗涤至中性；在惰性气体保护下进行升温处理；将步骤S4升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:5进行反应；
步骤六：用盐酸将冷却后的活性炭洗涤至中性，pH为7，用蒸馏水过滤，将滤液回收；过滤后，滤渣物烘干后充分研磨，过筛200目，即得活性炭。
本实施例中，优选的，步骤一中，原料屑的粒径为小于38目，且步骤一中，硬阔叶材为水青冈或麻栎，软阔叶材为杨或柳，针叶材为马尾松。
本实施例中，优选的，步骤二中，氯化锌溶液的波美度为62°Bé/60℃，pH值为3.0，步骤二中，氯化锌溶液与原料屑的混合比例为5：1。
本实施例中，优选的，步骤四中冷风干燥的时间为36小时。
本实施例中，优选的，在步骤五种，采用水蒸气活化法、磷酸活化法或碱活化法对原料煤进行炭化活化处理；在70℃条件下，经氢氟酸搅拌浸泡72小时之后洗涤至中性；氢氟酸的浓度为5％，在惰性气体保护下，以9℃/min升温速度升温至1500℃，并保温2小时；将处理获得的材料与氢氧化钾反应时，在惰性气体条件下，并且反应温度为700℃。反应0.5～5小时。
本实施例中，优选的，在步骤六中，活化剂磷酸的浓度为40％，浸渍比为1.5％，时间为60min，温度为500摄氏度；活化剂磷酸的浓度为50％，浸渍比为1.2％，时间为90min，温度为550摄氏度。
本实施例中，优选的，活化剂磷酸的浓度为60％，浸渍比为2.5％，时间为120min，温度为600摄氏度。
实施例2
本发明提供一种技术方案：一种应用于新风系统的活性炭制备方法，一种活性炭制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：选择灰分低于5％的煤作为原料煤，并将硬阔叶材、软阔叶材、针叶材按重量比3：2：5配料制成原料屑并铺层，层厚为3cm，并通过热风干燥；其中，热风的温度为42℃，干燥时间48小时，将木屑干燥后粉碎，放入坩埚，加入活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸并不断搅拌；
步骤二：以氯化锌溶液作为活化剂与干燥后的原料屑混合，并利用搅拌机搅拌形成初料；其中，氯化锌溶液的波美度为64°Bé/60℃，pH值为2.8～3.0；搅拌时间为30分钟；氯化锌溶液与原料屑的混合比例为4.8～5.0：1，木屑在活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸中浸渍30h，同坩埚一同送入马弗炉中炭化、活化；
步骤三：将初料炭化，炭化温度为200℃；继续升温活化，活化温度为550℃，且活化时升温为匀速升温，升温速度为10℃/分钟，制得活性炭初样；
步骤四：加入工业盐酸，并通过过滤萃取装置将活性炭初样中的氯化锌分离出，水洗后冷风干燥即获得活性炭；
步骤五：将原料煤进行炭化活化处理，获得比表面积1000m2/g的初级活性炭；将初级活性炭磨粉至100目以下，然后经氢氟酸浸泡后洗涤至中性；在惰性气体保护下进行升温处理；将步骤S4升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:5进行反应；
步骤六：用盐酸将冷却后的活性炭洗涤至中性，pH为7，用蒸馏水过滤，将滤液回收；过滤后，滤渣物烘干后充分研磨，过筛200目，即得活性炭。
本实施例中，优选的，步骤一中，原料屑的粒径为小于38目，且步骤一中，硬阔叶材为水青冈或麻栎，软阔叶材为杨或柳，针叶材为马尾松。
本实施例中，优选的，步骤二中，氯化锌溶液的波美度为62°Bé/60℃，pH值为3.0，步骤二中，氯化锌溶液与原料屑的混合比例为5：1。
本实施例中，优选的，步骤四中冷风干燥的时间为36小时。
本实施例中，优选的，在步骤五种，采用水蒸气活化法、磷酸活化法或碱活化法对原料煤进行炭化活化处理；在70℃条件下，经氢氟酸搅拌浸泡72小时之后洗涤至中性；氢氟酸的浓度为25％，在惰性气体保护下，以5℃/min升温速度升温至1500℃，并保温2小时；将处理获得的材料与氢氧化钾反应时，在惰性气体条件下，并且反应温度为900℃。反应0.5小时。
本实施例中，优选的，在步骤六中，活化剂磷酸的浓度为40％，浸渍比为1.5％，时间为60min，温度为500摄氏度；活化剂磷酸的浓度为50％，浸渍比为1.2％，时间为90min，温度为550摄氏度。
本实施例中，优选的，活化剂磷酸的浓度为60％，浸渍比为2.5％，时间为120min，温度为600摄氏度。
实施例3
本发明提供一种技术方案：一种应用于新风系统的活性炭制备方法，一种活性炭制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一：选择灰分低于5％的煤作为原料煤，并将硬阔叶材、软阔叶材、针叶材按重量比3：2：5配料制成原料屑并铺层，层厚为5cm，并通过热风干燥；其中，热风的温度为42℃，干燥时间48小时，将木屑干燥后粉碎，放入坩埚，加入活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸并不断搅拌；
步骤二：以氯化锌溶液作为活化剂与干燥后的原料屑混合，并利用搅拌机搅拌形成初料；其中，氯化锌溶液的波美度为64°Bé/60℃，pH值为3.0；搅拌时间为30分钟；氯化锌溶液与原料屑的混合比例为4.8～5.0：1，木屑在活化剂磷酸和辅助活化剂浓硫酸中浸渍15～30h，同坩埚一同送入马弗炉中炭化、活化；
步骤三：将初料炭化，炭化温度为200℃；继续升温活化，活化温度为550℃，且活化时升温为匀速升温，升温速度为10℃/分钟，制得活性炭初样；
步骤四：加入工业盐酸，并通过过滤萃取装置将活性炭初样中的氯化锌分离出，水洗后冷风干燥即获得活性炭；
步骤五：将原料煤进行炭化活化处理，获得比表面积1000m2/g的初级活性炭；将初级活性炭磨粉至100目以下，然后经氢氟酸浸泡后洗涤至中性；在惰性气体保护下进行升温处理；将步骤S4升温处理获得的材料与氢氧化钾按照质量比为1:2进行反应；
步骤六：用盐酸将冷却后的活性炭洗涤至中性，pH为7，用蒸馏水过滤，将滤液回收；过滤后，滤渣物烘干后充分研磨，过筛200目，即得活性炭。
本实施例中，优选的，步骤一中，原料屑的粒径为小于38目，且步骤一中，硬阔叶材为水青冈或麻栎，软阔叶材为杨或柳，针叶材为马尾松。
本实施例中，优选的，步骤二中，氯化锌溶液的波美度为62°Bé/60℃，pH值为3.0，步骤二中，氯化锌溶液与原料屑的混合比例为5：1。
本实施例中，优选的，步骤四中冷风干燥的时间为36小时。
本实施例中，优选的，在步骤五种，采用水蒸气活化法、磷酸活化法或碱活化法对原料煤进行炭化活化处理；在70℃条件下，经氢氟酸搅拌浸泡72小时之后洗涤至中性；氢氟酸的浓度为25％，在惰性气体保护下，以10℃/min升温速度升温至2200℃，并保温2小时；将处理获得的材料与氢氧化钾反应时，在惰性气体条件下，并且反应温度为900℃。反应5小时。
本实施例中，优选的，在步骤六中，活化剂磷酸的浓度为40％，浸渍比为1.5％，时间为60min，温度为500摄氏度；活化剂磷酸的浓度为50％，浸渍比为1.2％，时间为90min，温度为550摄氏度。
本实施例中，优选的，活化剂磷酸的浓度为60％，浸渍比为2.5％，时间为120min，温度为600摄氏度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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