一种工业生产活性炭的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN89105897.4

申请日:

1989.04.01

公开号:

CN1040185A

公开日:

1990.03.07

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开

IPC分类号:

C01B31/12

主分类号:

C01B31/12

申请人:

张志强

发明人:

张志强

地址:

四川省乐山市泥溪河活性炭厂住宅

优先权:

专利代理机构:

乐山市专利事务所

代理人:

李克雍

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内容摘要

本发明是一种化学法生产活性炭的新方法,用以解决氯化锌法存在的污染环境、成本高的问题,它主要对氯化锌法做了如下改进:用氯化钙取代氯化锌作化学活化剂,选取了适当的活化温度和保温时间,采用了洗除骨架氯化钙的工艺。本发明主要用于改造现有氯化锌法活性炭厂或新建活性炭厂,以消除污染,降低生产成本。

权利要求书

1: 一种化学法生产活性炭的方法,包括用活化剂溶液浸渍含炭物、炭化、活化、回收、酸处理、漂洗、干燥、粉碎等工序,其特征是:(1)用CaCl 2 作工业生产活性炭的活化剂,(2)活化温度控制在700℃~1000℃,并保温10小时以上,(3)用除掉Ca ++ 、Cl - 的清水制成的处理水洗除骨架CaCl 2
2: 根据权利要求1所述的工业生产活性炭的方法,其特征还在于处理水水质的要求为Ca ++ ≤0.01%,Cl - ≤0.01%,CO -- 3 ≥0.5%,水温在80℃以上。
3: 根据权利要求1所述的工业生产活性炭的方法,其特征还在于活化温度的最佳控制范围在850℃~900℃,最佳保温时间为24小时。

说明书


本发明涉及一种化学法活性炭制造方法,特别是一种用氯化钙(CaCl2)作活化剂的活性炭工业生产方法。

    化学活性炭工业生产,过去和现在国内外都普遍采用氯化锌(ZnCl2)法。其生产方法如南京林产工业学院主编“木材热解工艺学”第六章:“化学药品活化法生产活性炭”所述。它是将含炭物在ZnCl2溶液中浸渍后,在适当的温度下,经过炭化活化与回收化学药品、酸处理、漂洗、粉碎、脱水、烘干等工序制取活性炭的一种方法。此法产品质量好而稳定,收率高,容易形成大生产能力,但ZnCl2耗量大且原料紧,因而成本高,尤其是生产中泄放大量氯化氢,严重污染环境,日益为环境保护和治理所不容。

    由于氯化钙化学性质非常稳定,在1600℃以下不分解,无毒,不污染环境,价格低廉,取代氯化锌作活化剂可以克服污染问题,因而国内外都在致力研究,此法在一些文献中(如美国J·W·哈斯勒著“活性炭净化”,中国建筑工业出版社出版,1980年4月第一版163页“用金属氯化物碳化”)也会提到,但至今还未见在工业生产活性炭中,成功应用CaCl2作活化剂的方法。

    本发明的目的就是提供一种既能克服上述ZnCl2法的缺点,又能应用于工业生产的化学法活性炭生产方法。

    本发明的目的可以通过下述技术方案来达到。采用如附图所示工艺流程,包括含炭物筛选、CaCl2(氯化钙)溶液配制、含炭物的浸渍淘洗、炭化、活化,回收CaCl2、洗除骨架CaCl2、酸处理、漂洗、粉碎、脱水、干燥等工序,其特征在于:1.在工业生产活性炭中用CaCl2作活化剂,2.活化温度选择在700℃~1000℃范围并保温10小时以上,3.洗除活化料中的骨架CaCl2。上述技术方案的活化机理是:饱浸了CaCl2的含炭物,当温度升至一定高度时,由于CaCl2的熔、电离和强烈的吸水作用、芳香缩合作用而不使含炭物塑化、低分子化进而催化脱水,并形成缩紧的乱层微晶结构的炭。在这复杂的物理化学过程中,CaCl2同时又呈均匀分布的骨架支撑在新生地炭体里面。新生的乱层微晶结构的炭,以它新生的鍵力与CaCl2顽固地结合在一起,大约相当于炭体15%的骨架CaCl2由于和炭体的这种结合变成即使强酸、强碱也难溶的CaCl2,本方案的技术关鍵也就在于洗除骨架CaCl2。在本发明中,洗除骨架采用经过特殊处理,去除了Ca++、Cl-的清水,这种特殊水称为处理水,对处理水的要求是Ca++<0.01%,Cl<0.01%、CO--≥0.5%。

    处理水的制造在一普通硅酸盐水泥池内间歇进行。操作时在池内注存适量的待处理清水,通入蒸汽使水温保持在60℃以上。将10%Na2CO3液搅拌加入至水液刚显弱碱性,再将5%Ba(NO3)2液少量搅拌加入至池液碱性刚刚消失,然后加入少量10%H2SO4液至池液,取小样煮沸后经10%的BaCl2液滴入至刚能发现有白色BaSO4沉淀,再加入0.5%AgNO3液至池液,取小样经过滤用0.5%AgNO3液检查无浑浊现象时再往池液里补加相当于池液量1%左右Na2CO3以使水液呈微碱性为止,将沉淀物分离后即为符合要求的处理水。

    本发明的优点是不污染环境,生产成本比ZnCl2法小,产品性能全面,一炭多用,针对范围宽,质量优于部标(林业部标准LY216-79),以一级品为例,本方法生产的活性炭,脱色力A法焦糖色100~120%,亚甲兰(ml)14~18。

    附图说明:

    1-含炭物筛选。    9-中检

    2-CaCl2溶液配制 10-酸处理

    3-含炭物浸渍、淘洗    11-漂洗

    4-炭化    12-成品检验

    5-活化    13-粉碎

    6-回收CaCl214-脱水

    7-洗除骨架CaCl215-干燥

    8-漂洗

    下面结合实例对本发明做进一步描述。本例的含炭物是木屑,对各原、配料的要求如下列各表:

    1.木屑规格要求

    项目    工艺要求    备注

    品种    杉木屑松木屑、各种杂木

    粒度    6~60目

    纯度    不含板皮、木块、泥、沙、石、铁屑、钉等

    2.氯化钙、工业氯化钙无论CaCl2或CaCl2·2H2O

    两种形式均可,其质量要求为:

    氯化钙质量要求

    指标名称    含量%    备注

    氯化钙CaCl2·2H2O ≥69~70.5 二水氯化钙形式

    氯化钙CaCl2- ≥96 无水氯化钙

    氯化物(以NaCl计)-    ≤2

    镁及碱金属(以SO--4计)≤1

    3.盐酸、工业盐酸其质量要求为:

    指标名称    含量%    备注

    盐酸(HCl)-    ≥28    <28%也可用

    重金属    ≤0.005

    铁盐-    ≤0.02

    硫酸盐(以SO--4计) ≤0.1

    4.纯碱、本工艺使用特种工业纯碱

    质量标准

    指标名称    含量%    备注

    Na2CO3- ≥98.5 ≤98%也可用

    NaCl-    ≤1.0

    鉄盐(以Fe2O3计) 0.01

    水不溶物-    ≤0.15

    硫酸盐(以Na2SO4计) ≤0.08

    5.硝酸钡质量要求

    指标名称    含量%    备注

    Ba(NO3)2- ≥99

    氯化物-    ≤0.015

    硫酸盐-    ≤0.05

    6.硫酸、质量要求

    指标名称    含量%    备注

    H2SO4- ≥95 小于95%也可用

    氯化物(Cl)-    ≤0.001

    铵盐(NH4)- ≤0.001

    重金属(以Pb计)-    ≤0.001

    铁(Fe)-    ≤0.001

    7.硝酸银、工业硝酸盐

    指标名称    含量%    备注

    AgNO3- ≥99.5 ≤99.5也可用

    硫酸盐(SO4)- ≤0.005

    铜(Cu)-    ≤0.001

    铅(Pb)-    ≤0.001

    8.处理水、洗除骨架CaCl2工序、水质须经特殊处理,符合以下标准:

    指标名称    含量%    备注

    Ca++- ≤0.001

    Cl-- ≤0.001

    SO--4- ≤0.01

    CO--3- ≥0.5

    1.木屑筛选:在配有磁铁的振动筛中进行

    2.CaCl2溶液的配制:将CaCl2在80℃以上的水中溶解,要求50Be/80℃左右,PH值4-6。

    3.浸渍、淘洗:将木屑在耐酸水泥池中用CaCl2溶液浸渍淘洗,浸渍时间不得低于8小时,这种经浸渍的料称“钙屑料”。

    4.炭化.将钙屑料在炭化炉中炭化,要求炉温在700℃左右,料温400℃左右。当炭化料呈暗红色时即可出料。

    5.活化:在用耐火泥烧制的活化罐中进行,最佳活化温度选在850℃~900℃,最佳保温时间为24~30小时。从活化料中取小样,经洗除骨架CaCl2、酸煮、漂洗处理后,测定其脱亚甲兰、焦糖的能力和灼烧残渣(灰分)的高低,要求亚甲兰为14~17ml,焦糖为100~120%,灰分为2~4%。

    6.回收活化料中的CaCl2,回收方法与ZnCl2法相同。

    7.洗除骨架CaCl2:将经多次回收工序后的活化料投入此工序,先用清水洗滤,待检查滤液Cl-浓度与注入清水的Cl-浓度相等时,再将清水换为“处理水”,水温保持在80℃以上,继续过滤洗除,直至检查洗液的Cl-与注入处理水中的Cl-相等时为止。

    8.将洗除骨架CaCl2后的活化料投入后续酸处理、漂洗、粉碎、干燥等常规工序,这些是ZnCl2法已有技术,不赘述。

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本发明是一种化学法生产活性炭的新方法,用以解决氯化锌法存在的污染环境、成本高的问题,它主要对氯化锌法做了如下改进:用氯化钙取代氯化锌作化学活化剂,选取了适当的活化温度和保温时间,采用了洗除骨架氯化钙的工艺。本发明主要用于改造现有氯化锌法活性炭厂或新建活性炭厂,以消除污染,降低生产成本。。

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