申请日2010.02.11
公开(公告)日2010.07.07
IPC分类号B01J20/20; C02F1/28; B01J20/30
摘要
本发明提供了一种废水净化活性焦吸附剂及其制备方法，所述废水净化活性焦吸附剂是由粉碎成一定细度的褐煤和焦煤与焦油、沥青、固体金属盐和水经过脱灰、捏合、成型、干燥、炭化活化等步骤得到的。采用上述原料和方法制备得到的废水净化活性焦吸附剂不仅净化效果好，而且成本低廉、制备简单、实用性强。
权利要求书
1.一种废水净化活性焦吸附剂，由包括按重量计的下述组分经过备煤、脱灰、捏合、成型、干燥、炭化活化等步骤制成：
褐煤45～55%;焦煤10～24%;沥青6～15%;焦油10～25%;水8%～12%;固体金属盐1～5%。
2.根据权利要求1所述的废水净化活性焦吸附剂，其特征在于，所述的固体金属盐为硝酸铁、硝酸锌、碳酸钾、碳酸钠和硝酸铜一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的废水 净化活性焦吸附剂的制备方法，包括下述步骤：
a.备煤：将褐煤和焦煤分别粉碎至160～200目;
b.脱灰：将步骤a中的煤粉，通过物理化学净化法进行脱灰，使得灰分含量为1.6～2.2%;
c.捏合：将按配方比例称取的原料，沥青、焦油、水、固体金属盐以及脱灰后的褐煤和焦煤，充分混合并搅拌，直至形成煤膏为止;
d.成型：将步骤c得到的煤膏进行造粒，成型为颗粒;
e.干燥：将成型后的颗粒通过流化床进行干燥，使水分降至小于10%;
f.炭化活化：将干燥后的物料加入到炭化活化炉中，隔绝空气，在5～15℃/min的升温速率下加热至600～800℃进行炭化，并保持5～7小时，然后以同样的升温速率升至800～1000℃，同时通入活化剂到炭化后的物料中，活化4～6小时，冷却，得到产品。
4.根据权利要求3所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中褐煤和焦煤粉碎的粒度为180目。
5.根据权利要求3所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤b中原料的重量比例关系为：褐煤45～55%、焦煤10～24%、沥青6～15%、焦油10～25%、水8%～12%、硝酸铁0～5%、碳酸钾0～5%、碳酸钠0～5%、硝酸锌0～5%、硝酸铜0～5%。
6.根据权利要求3所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤f中活化剂包括水蒸气、含氧氧化性气体和惰性气体。
7.根据权利要求6所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述活化剂中水蒸气体积百分比为15%～25%。
8.根据权利要求6所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述活化剂中含氧氧化性气体为氧气、二氧化碳中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述活化剂中氧气体积含量不超过3%。
10.根据权利要求3所述的废水净化超滤活性焦吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤b中原料的重量比例关系为：褐煤49%、焦煤20%、沥青8%、焦油11%、水8%、硝酸铁1%、碳酸钾0.5%、碳酸钠0.5%、硝酸锌1%、硝酸铜1%。
说明书
一种废水净化活性焦吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明属于废水净化的技术领域，具体涉及一种废水净化活性焦吸附剂及该废水净化活性焦吸附剂的制备方法。
背景技术
目前人均水资源缺乏，经济的迅速发展导致产生大量的污水，然而如何有效地净化污水和循环利用有限的水资源是一个急需解决的问题。随着人民生活水平的提高，对水的质量要求越来越严格。目前国内现有7亿人饮用不符合饮用水标准的水，24%的人饮用水水质不良，严重危害着人们的健康和生存。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有害物质(其它方法难以去除)具有较强的吸附能力。如苯类化合物、酚类化合物、重金属、色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭在水处理领域应用市场很大。
由于我国采用活性炭净化饮用水和废水的技术刚起步，目前市场上应用的活性炭吸附剂基本上是用焦煤生产的活性炭，生产成本高吸附效果差，缺少饮用水专用的净化吸附催化剂，严重制约着饮用水净化体制的发展。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种废水净化活性焦吸附剂，该吸附催化剂成本低廉，废水净化效果好，工艺简单，实用性强。
本发明的另一目的在于提供上述废水净化活性焦吸附剂的制备方法。
本发明的一种废水净化活性焦吸附剂，由包括按重量计的下述组分经过备煤、脱灰、捏合、成型、干燥、炭化活化等步骤制成：
褐煤45～55%;焦煤10～24%;沥青6～15%;焦油10～25%;水8%～12%;固体金属盐1～5%。
所述的固体金属盐为硝酸铁、硝酸锌、碳酸钾、碳酸钠和硝酸铜一种或几种的混合物。
本发明所述的废水净化活性焦吸附剂的制备方法，包括下述步骤：
a.备煤：将褐煤和焦煤分别粉碎至160～200目;
b.脱灰：将步骤a中的煤粉，通过物理化学净化法进行脱灰，使得灰分含量为1.6～2.2%;
c.捏合：将按配方比例称取的原料，沥青、焦油、水、固体金属盐以及脱灰后的褐煤和焦煤，充分混合并搅拌，直至形成煤膏为止;
d.成型：将步骤c得到的煤膏进行造粒，成型为颗粒;
e.干燥：将成型后的颗粒通过流化床进行干燥，使水分降至小于10%;
f.炭化活化：将干燥后的物料加入到炭化活化炉中，隔绝空气，在5～15℃/min的升温速率下加热至600～800℃进行炭化，并保持5～7小时，然后以同样的升温速率升至800～1000℃，同时通入活化剂到炭化后的物料中，活化4～6小时，冷却，得到产品。
所述步骤a中褐煤和焦煤粉碎的粒度为180目。
所述步骤b中原料的重量比例关系为：褐煤45～55%、焦煤10～24%、沥青6～15%、焦油10～25%、水8%～12%、硝酸铁0～5%、碳酸钾0～5%、碳酸钠0～5%、硝酸锌0～5%、硝酸铜0～5%。
所述步骤f中活化剂包括水蒸气、含氧氧化性气体和惰性气体。
所述活化剂中水蒸气体积百分比为15%～25%。
所述活化剂中含氧氧化性气体为氧气、二氧化碳中的至少一种。
所述活化剂中氧气体积含量不超过3%。
所述步骤b中原料的重量比例关系为：褐煤49%、焦煤20%、沥青8%、焦油11%、水8%、硝酸铁1%、碳酸钾0.5%、碳酸钠0.5%、硝酸锌1%、硝酸铜1%。
所述成型过程采用高压连续造粒，增加颗粒强度，降低二次粉化率。
采用以上原料和工艺制备的废水净化活性焦吸附剂，具有以下优点：
(1)产品吸附净化性能好。本发明制备的废水净化活性焦吸附剂的碘吸附值达到1050mg/g，CCl4吸附值达到65%，亚甲蓝吸附值200mg/g，苯酚吸附值125mg/g。
(2)制备工艺技术先进，工艺流程短。
由于褐煤粘结性差，采用一般的活性炭成型工艺，如平模碾压等，强度不能够满足工工艺要求。故本工艺采用高压连续造粒，成粒率高，无返料;颗粒强度高，二次粉化率极低。本发明将炭化活化合二为一，工艺路线短、反应连续均匀、高效节能、产能大，活化剂与物料强制交换，活化速度快、利用率高、能耗低、成本低。本发明在活化炉中通入含氧气体，炭化、活化和氧化的过程在一个设备中进行，减少了设备之间运输带来的损耗和人力成本，并且产率由传统的25%提高至32%。
(3)产品生产成本低。
由于本发明采用的制备技术，利用廉价的褐煤(市价180元/吨)就能生产出吸附净化性能好的产品;而其他工艺中采用优质无烟煤(市价800元/吨)、主焦煤(市价1300元/吨)为主要原料，因此大大降低了成本。
具体实施方式
以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
将褐煤和焦煤粉碎至180目，脱灰之后，取49%的褐煤和20%的焦煤与8%的沥青、11%的焦油、8%的水及1%的硝酸铁、0.5%的碳酸钾、0.5%的碳酸钠、1%的硝酸锌、1%的硝酸铜充分混合并搅拌均匀，直至形成煤膏为止，将煤膏在造粒设备中进行高压连续造粒，使颗粒符合GB7702.3-1997规定的强度。再将成型后的颗粒通过流化床干燥，蒸发除去物料内部的水分，使物料内部水分降低到5%，将干燥后的物料加入到炭化炉中，隔绝空气，以10℃/min加热至700℃，保持6个小时后，活化工段开始进行，以同样的升温速率升至800℃，同时通入氮气、20%的水蒸气、2%的氧气保持5个小时，冷却，得到本发明的产品。经过测试，产品的强度为92%，碘吸附值达到1050mg/g，CCl4吸附值达到了65%，亚甲蓝吸附值200mg/g，苯酚吸附值125mg/g。
实施例2
将褐煤和焦煤粉碎至170目，脱灰之后，取45%的褐煤、24%的焦煤、6%的沥青、10%的焦油、10%的水、1%的硝酸铁、1%的碳酸钾、1%的碳酸钠、1%的硝酸锌、1%的硝酸铜混合并搅拌均匀，直至形成煤膏为止，将煤膏在造粒设备中进行高压连续造粒，使颗粒符合GB7702.3-1997规定的强度。再将成型后的颗粒通过流化床干燥，蒸发除去物料内部的水分，使物料内部水分降低到5%，将干燥后的物料加入到炭化炉中，隔绝空气，以7.5℃/min加热至650℃，保持6个小时后，活化工段开始进行，以同样的升温速率升至750℃，同时通入氮气、25%的水蒸气、3%的氧气保持5小时，冷却，得到本发明的产品。经过测试，产品的强度为90%，碘吸附值达到983mg/g，CCl4吸附值达到了58.5%，亚甲蓝吸附值195mg/g，苯酚吸附值120mg/g。
实施例3
将弱粘煤和焦煤粉碎至180目，脱灰之后，取50%的褐煤和20%的焦煤与9%的沥青、10%的焦油、8%的水及1%的硝酸铁、0.5%的碳酸钾、0.5%的碳酸钠、0.5%的硝酸锌、0.5%的硝酸铜充分混合并搅拌均匀，直至形成煤膏为止，将煤膏在造粒设备中进行高压连续造粒，使颗粒符合GB7702.3-1997规定的强度。再将成型后的颗粒通过流化床干燥，蒸发除去物料内部的水分，使物料内部水分降低到5%，将干燥后的物料加入到炭化炉中，隔绝空气，以14℃/min加热至700℃，保持6个小时后，活化工段开始进行，以同样的升温速率升至800℃，同时通入氮气、20%的水蒸气、1.5%的氧气保持5个小时，冷却，得到本发明的产品。经过测试，产品的强度为91.5%，碘吸附值达到1005mg/g，CCl4吸附值达到了60.5%，亚甲蓝吸附值195mg/g，苯酚吸附值120mg/g。
