專利名稱：煤與廢舊塑料微波制備高比表面活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種由煤與廢舊塑料微波制備高比表面活性炭的新方法，屬于化學(xué)工業(yè)
活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
活性炭是目前最常用的吸附劑，制備活性炭的原料來源豐富，石油、煤、木材、堅果 殼、樹脂等都可用來制備活性炭粉。原料不同，生產(chǎn)工藝也略有差別。原料和制備工藝決 定了活性炭的物理和化學(xué)性能。煤炭以其資源量豐富，價格低廉、碳含量高、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育 的特點成為制備活性炭的首選原料，以煤為原料生產(chǎn)的活性炭已超過活性炭總量的2/3以 上。常用的炭化、活化的煤基活性炭生產(chǎn)工藝復(fù)雜、價格較高、再生困難、品種單一、產(chǎn)品質(zhì) 量不穩(wěn)定，性能遠(yuǎn)低于木質(zhì)活性炭材料。 2007年我國廢棄塑料量突破2010萬噸，再回收利用率不到30% ，"白色污染"成為 日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。目前對廢舊塑料的處理方法主要是焚燒和填埋，這兩種方法存在較 大的缺點，必須探索新型環(huán)保高附加值的廢舊塑料處理方法。中國專利ZL 1569622A報道 了利用廢聚苯乙烯泡沫生產(chǎn)活性炭的方法，對聚苯乙烯磺化處理后采用傳統(tǒng)工藝制備活性 炭。主要缺點是制備過程時間長，活性炭得率低。煤與廢塑料共焦化是最近提出的新工藝。 該工藝?yán)矛F(xiàn)有煉焦?fàn)t，可用混合塑料進(jìn)行共焦化，當(dāng)廢塑料添加量不超過5%時，半焦性 質(zhì)基本不受影響，焦煤與塑料低溫共焦化存在協(xié)同效應(yīng)。主要問題是煤與廢塑料共焦化處 理廢舊塑料針對的是煉焦工藝，主要考慮焦炭質(zhì)量，對煤種和廢塑料種類都有嚴(yán)格的限制， 另外，廢塑料添加量過低，影響了處理廢塑料的效率。 利用微波加熱技術(shù)來制備活性炭是近年來發(fā)展的一種新技術(shù)。彭金輝等以農(nóng)林廢 棄物利用磷酸、水蒸氣、氯化鋅為活化劑微波加熱制得優(yōu)質(zhì)活性炭。夏洪應(yīng)等報道以煙桿炭 化料為原料，采用微波加熱碳酸鉀活化法制備了高比表面積高達(dá)2557m7g活性炭。樊希安 等研究了微波輻射椰殼、竹節(jié)物理法制備活性炭的新技術(shù)。大量實踐表明微波用于活性炭 的制備是完全可行的，該制備活性炭的工藝克服了傳統(tǒng)工藝中很多沒法解決的難題。應(yīng)用 微波輻射法，僅用幾分鐘就可以完成傳統(tǒng)工藝的預(yù)熱、干燥、炭化和活化四個工藝過程。經(jīng) 查新，國內(nèi)外未見有煤與廢塑料微波制備高比表面積活性炭的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是利用煤與廢塑料共焦化協(xié)同效應(yīng)快速制備高比表面積活性炭吸 附材料，實現(xiàn)"以廢治廢"的雙重目的。
為此，本發(fā)明采用如下步驟 1)從原煤中手工剝離出不同的煤巖組分(即絲炭組分和鏡煤組分)。 2)將原煤、剝離出的絲炭和鏡煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC
空氣中氧化3 7d。 3)將廢塑料(飲料瓶、聚苯乙烯泡沫塑料等)粉碎至0. 5mm左右。
4)稱取一定量上述煤和塑料，與所需量的活化劑均勻混合后，放入坩堝中；將坩 堝埋入裝有保溫材料的陶瓷容器中，放入微波爐(頻率2450MHz)，先在小微波功率(200 300W)輻射下預(yù)熱1 3min，再改用所需功率(400 800W)在一定時間(5 15min)內(nèi)進(jìn) 行炭化活化。 5)炭化材料稍微冷卻后便將其取出，倒入盛有稀鹽酸容器中洗滌，待無氣泡放出， 測其pH值，若pH值大于7，則補(bǔ)加鹽酸，直到pH = 3。放置10min后，過濾，用蒸餾水洗至 中性。干燥和粉碎后即得高比表面積活性炭。
本發(fā)明的優(yōu)點是 —方面可充分利用煤與廢塑料的協(xié)同作用改善煤的結(jié)焦性能，提高活性炭材料的 強(qiáng)度和優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)，制備出高比表面積活性炭吸附劑；另一方面制備工藝采用微波為熱源 極大地縮短炭化時間，降低生產(chǎn)成本。


圖1氧化5天的原煤添加20%廢塑料制備的活性炭的X衍射分析 圖2氧化5天的原煤添加20%廢塑料制備的活性炭放大2000倍的掃描電鏡圖
具體實施例方式
下述實施例中碘吸附值的測定參照中華人民共和圍國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7702.7-1997， 亞甲基藍(lán)吸附值測定參照國標(biāo)GB/T 7702. 7-1997。
實施例l 從原煤中手工剝離出絲炭組分，將剝離出的絲炭粉碎至O. 05mm左右。將廢飲料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取絲炭粉末0. 600g，加入0. 400g的廢飲料瓶粉末和3. 000g K0H活化 劑，混合均勻后放入微波爐(頻率2450MHz)，先在小微波功率(250W)輻射下預(yù)熱lmin，再 改用所需功率(450W)炭化活化5. 5min。炭化料冷卻后將其取出，倒入盛有稀鹽酸容器中洗 滌，放置10min后，過濾，用蒸餾水洗至中性。干燥和粉碎后即得高比表面積活性炭。制備 的活性炭碘吸附值為1837mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為833. 2mg/g。
實施例2 將原煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC空氣氧化5d。將廢飲料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取氧化煤粉0. 800g，加入0. 200g的廢飲料瓶粉末和3. OOOg KOH活化 劑，混合均勻后放入微波爐(頻率2450MHz)，在功率(450W)炭化活化在6. 5min。炭化料冷 卻后將其取出，倒入盛有稀鹽酸容器中洗滌，放置10min后，過濾，用蒸餾水洗至中性。干燥 和粉碎后即得高比表面積活性炭。制備的活性炭碘吸附值為1664mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為 814. 9mg/g。
實施例3 將原煤粉碎至0. 05mm左右，放入烘箱中，在80 IO(TC空氣氧化7d。將廢飲料瓶 粉碎至0. 5mm左右。取氧化煤粉0. 600g，加入0. 400g的廢飲料瓶粉末和3. OOOg KOH活化 劑，混合均勻后放入微波爐(頻率2450MHz)，在功率(450W)炭化活化在6. 5min。炭化料冷 卻后將其取出，倒入盛有稀鹽酸容器中洗滌，放置10min后，過濾，用蒸餾水洗至中性。干燥 和粉碎后即得高比表面積活性炭。制備的活性炭碘吸附值為1611mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為
4808.5mg/g。
實施例4 從原煤中手工剝離出絲炭組分，將剝離出的絲炭粉碎至O. 05mm左右。取絲炭粉末 1. OOOg，加入3. OOOgKOH活化劑，混合均勻后放入微波爐(頻率2450MHz)，先在小微波功率 (250W)輻射下預(yù)熱lmin，再改用所需功率(450W)炭化活化在5. 5min。炭化料冷卻后便將其 取出，倒入盛有稀鹽酸容器中洗滌，放置10min后，過濾，用蒸餾水洗至中性。干燥和粉碎后 即得高比表面積活性炭。制備的活性炭碘吸附值為1886mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為854. 3mg/ g。
權(quán)利要求
一種煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于將煤組分分離，氧化預(yù)處理后與廢舊塑料混合，添加活化劑在微波加熱條件下快速制備高比表面積活性炭。
2. 根據(jù)權(quán)利l所述的煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于 從原煤上手工剝離出絲炭組分和鏡煤組分，將原煤、剎離出的絲炭和鏡煤粉碎至0. 05mm左 右，放入烘箱中，在80 10(TC空氣氧化3 7d。
3. 根據(jù)權(quán)利1所述的煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于 使用微波頻率2450MHz的微波爐，先將原料在小微波功率(200 300W)輻射下預(yù)熱1 10min，再改用較大功率(400 800W)在一定時間(5 30min)內(nèi)進(jìn)行炭化活化。
4. 根據(jù)權(quán)利1 3所述的煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在 于活化劑為KOH、 ZnCl2和磷酸中的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利1 4所述的煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于原料配合質(zhì)量比為煤或絲炭或鏡煤廢塑料活化劑=(i 9) : (o 9) : 30 100。
6. 根據(jù)權(quán)利1 3所述的煤與廢舊塑料微波制備高比表面積活性炭的方法，其特征在于炭化材料冷卻后采用稀鹽酸洗滌，之后蒸餾水洗至中性。
全文摘要
本發(fā)明是一種由煤與廢舊塑料微波制備高比表面活性炭的新方法，屬于活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域。將煤中的不同組分進(jìn)行分離，所得絲炭和鏡質(zhì)組分進(jìn)行粉碎、氧化預(yù)處理，與不同品種的廢舊塑料按一定比例混合，再添加一定量的活化劑均勻混合后，放入坩堝中；將坩堝埋入裝有保溫材料的陶瓷容器中，放入微波爐，先在小微波功率輻射下預(yù)熱，再改用所需功率在一定時間內(nèi)進(jìn)行炭化活化。冷卻后，用適量的鹽酸酸洗，干燥、粉碎得到高比表面積活性炭。本發(fā)明制備工藝基于微波加熱技術(shù)，簡單快速；利用煤與塑料的協(xié)同效應(yīng)制備活性炭，其亞甲基藍(lán)和碘的吸附值高，可用于廢水處理，同時消除“白色污染”，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號C01B31/00GK101734656SQ20081023234
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者楊志遠(yuǎn) 申請人:西安科技大學(xué)