煤基活性炭制备工艺研究

煤质活性炭生产工艺

无烟煤活性炭采用优质无烟煤为原材料，成品无烟煤活性炭从外观上一般分为颗粒活性炭、柱状活性炭、蜂窝活性炭、粉末活性炭等，有时可根据客户需求另行加工。

一、活性炭生产过程表述：

1.原料初选：

选用优质无烟煤，用螺旋洗料机将原材料进行反复水洗，去除材料中杂质， 将水洗过的原材料经过晴天晾晒，为炭化作准备；

2.炭化阶段：

生产活性炭一般需要2台回转炉，一台炭化用，一台活化用。先将炭化炉升温，温度达到达到150℃左右，材料内的水分几乎蒸发完毕；炭化炉温度达到400℃时，木质材料有机物急剧地进行热分解，炉温达到在500-700℃左右时为高温煅烧阶段，煅烧过程中生成液体产物已经很少，排出残留在木炭中的挥发性物质，高温煅烧是炭化阶段最重要的环节，直接决定了木炭的固定碳含量，优良的炭化料固定碳含量一般在85%以上。炭化料出炉初步进行生化检测，检测其水分、固定炭含量、灰分与碘值等，

3.活化阶段：

将活化炉升温，将炭化过的原料进入到活化炉，高压注入水蒸汽、二氧化碳、空气（主要是氧）或它们的混合物（烟道气）为活化介质，在高温下（600～900℃左右，活化段温度）进行活化，炉内温度为电脑显示控制，活化的温度与时间长短会对活性炭的碘值有直接的影响。活性炭活化阶段是生产活性炭最关键的一环，直接决定了活性炭的品质，即碘值。

4.活化好的炭避免与空气接触，直接进入经冷却塔冷却，待活性炭的温度降到100摄氏度左右为冷却完毕，此时可表观活性炭的成色，以质地均匀，乌黑密实的炭为上乘，此时进行生化指标检测，根据活性炭的国家标准检测方法检测，确定活性炭成品的质量指标。

5.用皮带输送机送往破碎机粉碎，利用排风机的吸力将输送带上活化料吸入破碎机中，重量较大的沙石等杂质留在除杂机上被除去，粉碎后的细炭由风力吸入分离器中，粗炭由分离器返回破碎机中再碎，合格炭随风力送往旋风或震动筛中分离，旋风分离器排出的气体再经袋滤器捕集细炭粉之后排空，由旋风分离器与振动筛分离的炭，可直接作为成品出售。若用户对活性炭纯度要求较高，则上述所收集的活性炭，还必须经过酸洗、水浇和脱水处理，以除去活性炭中铁盐和灰分等杂质，然后活性炭还需烘干，使含水率降至≥10%，即为活性炭成品。

污泥基活性炭制备方法研究

1 引言

随着城市污水处理厂剩余污泥产量的不断增加，其处理处置问题亟待解决.以剩余污泥为原料制备活性炭，是实现污泥资源化利用的有效途径之一.国内外很多学者针对污泥基活性炭(SAC)的制备方法开展了研究(Li et al., 2011; Wang et al., 2008;Ding et al., 2012;李刚等，2012;李志华等，2012)，并对SAC的理化性质及其除污染性能进行了考察和评价，发现SAC对部分有机物及重金属有较高的去除效率.Jeyaseelan等(1998)采用物理活化法、炭化法及化学活化法来制备SAC，发现当采用化学活化法，以ZnCl2为活化剂时制得的活性炭比表面积最大.Kang等(2006)研究了以KOH为活化剂制备SAC的方法，发现当炭化温度为400 ℃时，所制备的SAC比表面积达到1002 m2 · g-1.国内有研究表明，SAC表面含有大量的酸性官能团，对 Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(VI)、Cd(Ⅱ)都有良好的吸附效果，吸附量分别达到了9.9、8.9、8.2和5.4 mg · g-1，远高于对照的市售商品活性炭(包汉峰等，2012);夏畅斌等(2006)研究了SAC对水溶液中Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附效果，发现吸附去除率分别为80%和60%;Rozada等(2003)研究发现，SAC对亚甲基蓝的吸附效果良好，可应用于染料废水的处理;文青波等(2010)研究制备的SAC比表面积为238

m2 · g-1，对甲醛有较好的吸附效果，当空气中甲醛浓度分别为498 mg · m-3和0.41 mg · m-3时，SAC对其最大去除率分别为83.72%和89.56%;李道静(2011)研究了SAC对硝基苯及苯酚的吸附性能，发现苯酚和硝基苯的吸附动力学数据均符合假二级吸附动力学方程，SAC对硝基苯的吸附值大于对苯酚的吸附值.但已有的研究都是针对粉末污泥基活性炭(PSAC)，其在使用过程中容易形成粉尘，且回收困难，不易与水分离，因此，影响了SAC在实际工程中的推广应用.如何实现SAC的颗粒化是其实用化的关键.剩余污泥中富含有机质，本身具有较高的粘结性(王菲等，2013;冯源等，2013;饶宾期等，2012)，因此，以剩余污泥为原料制备柱状污泥基活性炭(CSAC)可以不用粘结剂，节约了材料成本.但CSAC制备成型后，其表面的理化性质(如比表面积和孔隙率、官能团等)和除污染性能是否会受到影响目前还缺乏相应的研究.基于此，本实验拟以城市污水厂剩余污泥为原料来制备CSAC，通过正交实验确定CSAC的最佳制备工艺条件，并对所制备的CSAC的除污染性能进行考察分析.

活性炭的制备

1 活性炭的制备原料 ....................................................................................................................... 1

2 活性炭的制备方法 ....................................................................................................................... 1

3 煤基活性炭的制备方法 ............................................................................................................... 2

4 煤基活性炭中的粘结剂 ............................................................................................................... 3

1 活性炭的制备原料

活性炭的结构特性依赖于前躯体的性质、原料的炭化、活化和化学的调整条件[22]。选择合适的原料是影响活性炭性质的一个重要因素，活性炭可用各种类型的碳质材料来制备，来源非常广泛，大体可以分为以下几类：

①有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂、聚糖醇等；

②植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等；

③煤及煤的衍生物，如各种不同煤化度的煤及其混合物。

原料的选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发分为最佳。较好的原料主要是煤（褐煤、长焰煤、烟煤、无烟煤）、木材、果壳。由于煤来源广泛、价格低廉、制备工艺相对简单而应用较多。煤的主要成分是碳，表面化学性质活泼，孔隙率高、比表面积大，其多孔结构有利于制成活性吸附材料。在以煤为原料制备活性炭的技术开发方面，德国、日本、美国、俄罗斯和中国已做了大量的研究工作，并取得了一定成果。

煤质活性炭生产工艺

煤质活性炭是一种常用的吸附剂，广泛应用于水处理、空气净化、食品工业等领域。下面是煤质活性炭生产工艺的详细介绍。

煤质活性炭的生产工艺主要包括煤炭炭化、炭化后处理、活化和活化后处理等几个步骤。

首先是煤炭炭化。炭化是将煤炭在高温下进行分解和热转化过程。首先需要选择合适的煤炭作为原料，煤炭的选择会直接影响活性炭的吸附性能。一般选择贫煤或半焦煤作为原料。然后将煤炭送入炭化炉中，加热到800-1000摄氏度，通过控制温度、压力和时间等参数，使煤炭中的挥发分和气体排出，得到煤焦。炭化过程可以分为两种方式，即干热炭化和气流炭化。

炭化后需要进行炭化后处理。炭化后处理主要是通过进一步处理煤焦，提高炭的物理和化学性能。常用的炭化后处理方法有煅烧、焦化和胶结等。其中，煅烧是将煤焦加热至900-1200摄氏度，使其中的气体和挥发分进一步分解和排出，使炭的孔结构增加，提高炭的表面积和吸附性能。焦化是在高温下进行炭的炭化和炭的改性，使其增加活性。胶结是将煤焦与一定比例的胶结剂混合，在高温下进行压制和炭化，增加炭的强度和耐磨性。

接下来是活化。活化是将炭化后的炭通过化学或物理方法，使其增加大量的微孔和介孔结构，提高炭的吸附性能。常见的活化方法有物理活化和化学活化。物理活化是将炭放入高温下的活化器中，通过蒸汽或气体来激活炭的表面，其中的活化剂可以是氧气、二氧化碳等。化学活化是将炭放入含有活化剂的溶液中进行处理，活化剂一般选择碱性或酸性溶液。活化过程中，控制温度、压力和时间等参数，使炭的孔结构增加，活性增强。

最后是活化后处理。活化后处理是为了进一步提高炭的吸附性能和增加炭的稳定性。常见的活化后处理方法有高温处理、酸洗、碱洗等。高温处理是将活化炭加热至高温，使其中的气体和水分进一步排出，增加炭的稳定性。酸洗和碱洗是通过将活化炭进行酸性或碱性处理，去除其中的杂质和残留活化剂，提高炭的纯净度。

以上就是煤质活性炭生产工艺的基本步骤。通过选择适当的原料和控制各个步骤的参数，可以生产出高品质的煤质活性炭。