阅读说明：本技术 一种利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭及其制备方法 (Molded granular activated carbon prepared from fast growing wood processing residues and preparation method thereof ) 是由 王傲 蒋剑春 孙康 卢辛成 许伟 孙昊 陈超 刘艳艳 徐茹婷 于 2019-08-15 设计创作，主要内容包括：一种利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭及其制备方法。速生材加工剩余物破碎过筛,物料与磷酸溶液充分混合,在100~200℃下捏合不超过90min,随后置于油压成型设备中,压成直径为4mm的柱状颗粒,挤出后的柱状颗粒在140℃下硬化2h,在300~600℃下保温0.5~2h进行炭活化,反应结束后冷至室温,蒸馏水漂洗至pH值为5-6,干燥后即得活性炭。本发明速生材加工剩余物预处理制备成型颗粒活性炭无需外加粘结剂,方法简单,节约成本；可同时实现成型颗粒活性炭的高吸附性和高强度。(The invention relates to a molded granular activated carbon prepared by utilizing fast growing wood processing residues and a preparation method thereof, wherein the fast growing wood processing residues are crushed and sieved, materials are fully mixed with a phosphoric acid solution, the materials are kneaded at 100 ~ 200 ℃ for no more than 90min, then the materials are placed in an oil pressure molding device and pressed into columnar granules with the diameter of 4mm, the extruded columnar granules are hardened for 2h at 140 ℃, the temperature is kept for 0.5 ~ 2h at 300 ~ 600 ℃ for carbon activation, the reaction is cooled to room temperature after the reaction is finished, distilled water is rinsed to the pH value of 5-6, and the activated carbon is obtained after drying.)

一种利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭及其制备 方法

技术领域

本发明属于活性炭材料生产制备技术领域，具体涉及一种利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭及其制备方法。

背景技术

我国森林面积约2.08亿公顷，其中人工林保存面积达6933万公顷，居世界首位。速生林是人工林中的主要树种，每年产生的加工剩余物约7760万吨，利用率低，经济价值不高。

活性炭是一种环境友好的吸附净化材料，因为具有独特的孔隙结构和表面官能团，物化性质稳定，在环境保护、食品、医药、储能、国防等诸多领域均有大量应用，是国民经济不可或缺的重要产品。以林木加工剩余物为原料制备活性炭，活化过程简单，产品孔径可调控，吸附能力强，在实现资源的综合利用的同时还具有较高的经济和社会效益。与木质粉末状活性炭相比，木质颗粒状活性炭具有较大的形状和尺寸，较高的强度与堆密度，无粉尘污染，储存、运输、使用过程极具优势，易于满足不同行业的用途。随着我国经济、科技和人民生活水平的提高，对能改善生活及工作环境、有益于环境健康的产品的需求量越来越大，颗粒活性炭克服了粉状活性炭的不足，将在吸附净化领域尤其是VOCs吸附领域得到越来越多的重视和应用，具有广泛的市场前景。

常规的基于物理法制备成型颗粒活性炭需要使用粘结剂，生产能耗高、成本高、得率低、操作繁杂、价格昂贵的问题；化学法生产颗粒活性炭有利于提高产品得率，降低能耗和生产成本，但往往难于同时满足颗粒活性炭的高吸附性和高强度。

发明内容

解决的技术问题：本发明提供了一种利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭及其制备方法。研究合适的预处理条件(浸渍比、捏合时间、捏合温度)和炭活化工艺(温度、时间)，利用预处理过程产生的焦油粘结物料，无需外源粘结剂，降低生产成本；预处理使活化试剂充分进入物料，同时促使物料间充分粘结，可同时实现颗粒活性炭的高吸附性和高强度。

技术方案：利用速生材加工剩余物制得的成型颗粒活性炭的制备方法，步骤包括：速生材加工剩余物破碎过筛，取粒径0.2-1mm，含水量为1wt.％～15wt.％的物料与磷酸溶液充分混合，物料与纯磷酸的质量比为1:(1.0～2.0)，在100～200℃下捏合不超过90min，随后置于油压成型设备中，压成直径为4mm的柱状颗粒，挤出后的柱状颗粒在140℃下硬化2h，在300～600℃下保温0.5～2h进行炭活化，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭。

所述速生材加工剩余物为杉木屑、杨木屑、梧桐木屑、泡桐屑或马尾松屑。

物料与磷酸的浸渍质量比为1:(1.0～1.5)。

预处理温度为150～180℃。

捏合时间为50～65min。

炭活化温度为450～550℃。

炭活化时间为1.0～1.5h。

所述制备方法制得的活性炭。

有益效果：预处理制备成型颗粒活性炭无需外加粘结剂，方法简单，节约成本；预处理使活化试剂充分进入物料，利于得到高吸附性能的活性炭，产生的焦油使物料充分粘结，利于提高成型颗粒炭的强度，可同时实现成型颗粒活性炭的高吸附性和高强度。

具体实施方式

为更好的阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面通过具体实施例进行说明。

实施例1

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.0充分混合，在150℃下捏合50min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在450℃下保温1h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC1。

实施例2

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.5充分混合，在150℃下捏合50min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在450℃下保温1h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC2。

实施例3

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.5充分混合，在180℃下捏合50min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在450℃下保温1h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC3。

实施例4

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.5充分混合，在150℃下捏合65min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在450℃下保温1h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC4。

实施例5

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.5充分混合，在150℃下捏合65min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在550℃下保温1h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC5。

实施例6

20g 0.5-1mm的杨木屑，调制水分含量至5％，按杨木屑与磷酸浸渍质量比为1:1.5充分混合，在150℃下捏合65min，油压成型机中压制成4mm的柱状颗粒，140℃下硬化2h，在450℃下保温1.5h，反应结束后冷至室温，蒸馏水漂洗至pH值为5-6，干燥后即得活性炭，记为AC6。

表1各实施例所得活性炭的吸附性能和强度对比

表1为实施例1-实施例6所得活性炭的吸附性能和粘壁性能对比。如表所示，通过磷酸浸渍捏合预处理，无需外加粘结剂，经预处理条件和炭活化条件控制就可以得到吸附性能和强度都很高的柱状成型颗粒活性炭。

以上所述的实施实例对本发明的技术方案进行了详细的说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许改动或修饰为等同变化的等效实施例，但是，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改或改进等，均应包含在本发明范围之内。