專利名稱：一種工業(yè)生產(chǎn)活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)法活性炭制造方法，特別是一種用氯化鈣(CaCl2)作活化劑的活性炭工業(yè)生產(chǎn)方法。
化學(xué)活性炭工業(yè)生產(chǎn)，過去和現(xiàn)在國內(nèi)外都普遍采用氯化鋅(ZnCl2)法。其生產(chǎn)方法如南京林產(chǎn)工業(yè)學(xué)院主編“木材熱解工藝學(xué)”第六章“化學(xué)藥品活化法生產(chǎn)活性炭”所述。它是將含炭物在ZnCl2溶液中浸漬后，在適當(dāng)?shù)臏囟认拢?jīng)過炭化活化與回收化學(xué)藥品、酸處理、漂洗、粉碎、脫水、烘干等工序制取活性炭的一種方法。此法產(chǎn)品質(zhì)量好而穩(wěn)定，收率高，容易形成大生產(chǎn)能力，但ZnCl2耗量大且原料緊，因而成本高，尤其是生產(chǎn)中泄放大量氯化氫，嚴(yán)重污染環(huán)境，日益為環(huán)境保護(hù)和治理所不容。
由于氯化鈣化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在1600℃以下不分解，無毒，不污染環(huán)境，價格低廉，取代氯化鋅作活化劑可以克服污染問題，因而國內(nèi)外都在致力研究，此法在一些文獻(xiàn)中(如美國J·W·哈斯勒著“活性炭凈化”，中國建筑工業(yè)出版社出版，1980年4月第一版163頁“用金屬氯化物碳化”)也會提到，但至今還未見在工業(yè)生產(chǎn)活性炭中，成功應(yīng)用CaCl2作活化劑的方法。
本發(fā)明的目的就是提供一種既能克服上述ZnCl2法的缺點，又能應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)法活性炭生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的目的可以通過下述技術(shù)方案來達(dá)到。采用如附圖所示工藝流程，包括含炭物篩選、CaCl2(氯化鈣)溶液配制、含炭物的浸漬淘洗、炭化、活化，回收CaCl2、洗除骨架CaCl2、酸處理、漂洗、粉碎、脫水、干燥等工序，其特征在于1.在工業(yè)生產(chǎn)活性炭中用CaCl2作活化劑，2.活化溫度選擇在700℃～1000℃范圍并保溫10小時以上，3.洗除活化料中的骨架CaCl2。上述技術(shù)方案的活化機(jī)理是飽浸了CaCl2的含炭物，當(dāng)溫度升至一定高度時，由于CaCl2的熔
、電離和強(qiáng)烈的吸水作用、芳香縮合作用而不使含炭物塑化、低分子化進(jìn)而催化脫水，并形成縮緊的亂層微晶結(jié)構(gòu)的炭。在這復(fù)雜的物理化學(xué)過程中，CaCl2同時又呈均勻分布的骨架支撐在新生的炭體里面。新生的亂層微晶結(jié)構(gòu)的炭，以它新生的鍵力與CaCl2頑固地結(jié)合在一起，大約相當(dāng)于炭體15%的骨架CaCl2由于和炭體的這種結(jié)合變成即使強(qiáng)酸、強(qiáng)堿也難溶的CaCl2，本方案的技術(shù)關(guān)鍵也就在于洗除骨架CaCl2。在本發(fā)明中，洗除骨架采用經(jīng)過特殊處理，去除了Ca++、Cl-的清水，這種特殊水稱為處理水，對處理水的要求是Ca++＜0.01%，Cl＜0.01%、CO--≥0.5%。
處理水的制造在一普通硅酸鹽水泥池內(nèi)間歇進(jìn)行。操作時在池內(nèi)注存適量的待處理清水，通入蒸汽使水溫保持在60℃以上。將10%Na2CO3液攪拌加入至水液剛顯弱堿性，再將5%Ba(NO3)2液少量攪拌加入至池液堿性剛剛消失，然后加入少量10%H2SO4液至池液，取小樣煮沸后經(jīng)10%的BaCl2液滴入至剛能發(fā)現(xiàn)有白色BaSO4沉淀，再加入0.5%AgNO3液至池液，取小樣經(jīng)過濾用0.5%AgNO3液檢查無渾濁現(xiàn)象時再往池液里補(bǔ)加相當(dāng)于池液量1%左右Na2CO3以使水液呈微堿性為止，將沉淀物分離后即為符合要求的處理水。
本發(fā)明的優(yōu)點是不污染環(huán)境，生產(chǎn)成本比ZnCl2法小，產(chǎn)品性能全面，一炭多用，針對范圍寬，質(zhì)量優(yōu)于部標(biāo)(林業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)LY216-79)，以一級品為例，本方法生產(chǎn)的活性炭，脫色力A法焦糖色100～120%，亞甲蘭(ml)14～18。


1-含炭物篩選。9-中檢2-CaCl2溶液配制 10-酸處理3-含炭物浸漬、淘洗11-漂洗4-炭化12-成品檢驗5-活化13-粉碎6-回收CaCl214-脫水7-洗除骨架CaCl215-干燥8-漂洗下面結(jié)合實例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。本例的含炭物是木屑，對各原、配料的要求如下列各表1.木屑規(guī)格要求項目工藝要求備注品種杉木屑松木屑、各種雜木粒度6～60目純度不含板皮、木塊、泥、沙、石、鐵屑、釘?shù)?.氯化鈣、工業(yè)氯化鈣無論CaCl2或CaCl2·2H2O兩種形式均可，其質(zhì)量要求為氯化鈣質(zhì)量要求指標(biāo)名稱含量%備注氯化鈣CaCl2·2H2O ≥69～70.5 二水氯化鈣形式氯化鈣CaCl2- ≥96 無水氯化鈣氯化物(以NaCl計)-≤2鎂及堿金屬(以SO--4計)≤13.鹽酸、工業(yè)鹽酸其質(zhì)量要求為指標(biāo)名稱含量%備注鹽酸(HCl)-≥28＜28%也可用重金屬≤0.005鐵鹽-≤0.02硫酸鹽(以SO--4計) ≤0.1
4.純堿、本工藝使用特種工業(yè)純堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱含量%備注Na2CO3- ≥98.5 ≤98%也可用NaCl-≤1.0鉄鹽(以Fe2O3計) 0.01水不溶物-≤0.15硫酸鹽(以Na2SO4計) ≤0.085.硝酸鋇質(zhì)量要求指標(biāo)名稱含量%備注Ba(NO3)2- ≥99氯化物-≤0.015硫酸鹽-≤0.056.硫酸、質(zhì)量要求指標(biāo)名稱含量%備注H2SO4- ≥95 小于95%也可用氯化物(Cl)-≤0.001銨鹽(NH4)- ≤0.001重金屬(以Pb計)-≤0.001鐵(Fe)-≤0.001
7.硝酸銀、工業(yè)硝酸鹽指標(biāo)名稱含量%備注AgNO3- ≥99.5 ≤99.5也可用硫酸鹽(SO4)- ≤0.005銅(Cu)-≤0.001鉛(Pb)-≤0.0018.處理水、洗除骨架CaCl2工序、水質(zhì)須經(jīng)特殊處理，符合以下標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱含量%備注Ca++- ≤0.001Cl-- ≤0.001SO--4- ≤0.01CO--3- ≥0.51.木屑篩選在配有磁鐵的振動篩中進(jìn)行2.CaCl2溶液的配制將CaCl2在80℃以上的水中溶解，要求50Be/80℃左右，PH值4-6。
3.浸漬、淘洗將木屑在耐酸水泥池中用CaCl2溶液浸漬淘洗，浸漬時間不得低于8小時，這種經(jīng)浸漬的料稱“鈣屑料”。
4.炭化.將鈣屑料在炭化爐中炭化，要求爐溫在700℃左右，料溫400℃左右。當(dāng)炭化料呈暗紅色時即可出料。
5.活化在用耐火泥燒制的活化罐中進(jìn)行，最佳活化溫度選在850℃～900℃，最佳保溫時間為24～30小時。從活化料中取小樣，經(jīng)洗除骨架CaCl2、酸煮、漂洗處理后，測定其脫亞甲蘭、焦糖的能力和灼燒殘渣(灰分)的高低，要求亞甲蘭為14～17ml，焦糖為100～120%，灰分為2～4%。
6.回收活化料中的CaCl2，回收方法與ZnCl2法相同。
7.洗除骨架CaCl2將經(jīng)多次回收工序后的活化料投入此工序，先用清水洗濾，待檢查濾液Cl-濃度與注入清水的Cl-濃度相等時，再將清水換為“處理水”，水溫保持在80℃以上，繼續(xù)過濾洗除，直至檢查洗液的Cl-與注入處理水中的Cl-相等時為止。
8.將洗除骨架CaCl2后的活化料投入后續(xù)酸處理、漂洗、粉碎、干燥等常規(guī)工序，這些是ZnCl2法已有技術(shù)，不贅述。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的方法，包括用活化劑溶液浸漬含炭物、炭化、活化、回收、酸處理、漂洗、干燥、粉碎等工序，其特征是(1)用CaCl2作工業(yè)生產(chǎn)活性炭的活化劑，(2)活化溫度控制在700℃～1000℃，并保溫10小時以上，(3)用除掉Ca++、Cl-的清水制成的處理水洗除骨架CaCl2
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)活性炭的方法，其特征還在于處理水水質(zhì)的要求為Ca++≤0.01%，Cl-≤0.01%，CO--3≥0.5%，水溫在80℃以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)生產(chǎn)活性炭的方法，其特征還在于活化溫度的最佳控制范圍在850℃～900℃，最佳保溫時間為24小時。
全文摘要
本發(fā)明是一種化學(xué)法生產(chǎn)活性炭的新方法，用以解決氯化鋅法存在的污染環(huán)境、成本高的問題，它主要對氯化鋅法做了如下改進(jìn)用氯化鈣取代氯化鋅作化學(xué)活化劑，選取了適當(dāng)?shù)幕罨瘻囟群捅貢r間，采用了洗除骨架氯化鈣的工藝。本發(fā)明主要用于改造現(xiàn)有氯化鋅法活性炭廠或新建活性炭廠，以消除污染，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C01B31/12GK1040185SQ8910589
公開日1990年3月7日 申請日期1989年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月1日
發(fā)明者張志強(qiáng) 申請人:張志強(qiáng)