一種高吸附性活性半焦及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種高吸附性活性半焦的制備方法，包括原料半焦粉碎、脫灰處理、KOH活化、得到超純活性半焦四個步驟；本發明專利技術通過對半焦活化前先用浮選法或/和化學法進行脫灰處理，得到超純半焦，然后再對超純半焦活化，得到的活性半焦具有更高的比表面積和更好的吸附性能。本發明專利技術還公開了該方法制備的高吸附性活性半焦在廢水處理中的應用。本發明專利技術制備的高吸附性活性半焦可用于廢水深度處理，廢水的COD及揮發酚去除率高，是一種優質的碳吸附劑，且成本較低，完全能夠替代活性碳作為凈水吸附劑。

Highly adsorptive active semi coke and preparation method and application thereof

The invention discloses a method for preparing high adsorption of activated semi coke, including raw semi coke crushing, deashing treatment, KOH activation, ultra pure activated semi coke in four steps; the semi coke activation before flotation or / and the chemical method of deashing, super pure semi coke, then the ultra pure activated semi coke, the activated semi coke has higher specific surface area and better adsorption performance. The invention also discloses the application of the high adsorptive active semi coke prepared by the method in the treatment of the waste water. The prepared high adsorptive activated semi coke can be used for wastewater treatment, COD and volatile phenol removal rate is high, is a kind of high-quality carbon adsorbent, and the cost is low, can completely replace the activated carbon as adsorbent for water purification.

【技術實現步驟摘要】
一種高吸附性活性半焦及其制備方法和應用
本專利技術屬于煤化工
，具體涉及一種高吸附性活性半焦及其制備方法和應用。
技術介紹
目前，活性炭吸附法處理技術是目前城市污水和工業廢水深度處理最有效的方法之一，被廣泛地應用于水質凈化過程。采用活性炭吸附工藝，出水能夠達到標準，但是由于存在成本過高、不易再生等弊端，從而使其使用范圍受到限制。半焦是煤在較低的溫度下(600～700℃)熱解的產物，其主要成分是碳，由于半焦尚未熱解完全，內部含有較多的氫、氧官能團，有較豐富的孔隙及表面結構，故活化比較容易。目前，對于活性半焦的應用集中在煙氣脫硫、含油廢水以及有機氣體吸附處理方面，采取的活化技術主要為高壓水熱法，水蒸氣結合氧氣活化法，硝酸活化以及堿活化法。總體來說所制備活性半焦根據制備條件的不同，其比表面積有明顯差異，但總體不高。并且將活性半焦應用于廢水處理并進行系統性的研究也比較鮮見。半焦中的灰分影響其吸附性能，因此，可以通過浮選脫灰法、化學脫灰法對半焦進行脫灰處理，制備超純半焦，可以提高半焦的吸附性能。另外，由于半焦內部的氧含量比較豐富，其極性官能團相對比較豐富，易于進行活化改性處理。半焦表面官能團主要是含氧官能團，主要以羧基、酚羥基、羰基、內酯基及環式過氧基等形式存在。一般來說，表面含氧官能團中酸性基團越豐富，炭質材料在吸附極性物質時效率越高。因此，通過對半焦進行活化，活性半焦比原料半焦具有更大的比表面積，并且在其表面存在豐富的官能團，吸附能力明顯增強。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，本專利技術提供了一種高吸附性活性半焦及其制備方法和應用。本專利技術要解決的技術問題通過以下技術方案實現：一種高吸附性活性半焦的制備方法，包括如下步驟：步驟一，原料半焦粉碎：將原料半焦粉碎至直徑不大于0.5mm的半焦顆粒；步驟二，脫灰處理：將步驟一得到的半焦顆粒用浮選法或/和化學法進行脫灰處理，得到超純半焦；步驟三，KOH活化：將步驟二得到的超純半焦和KOH按質量比1∶2.0~3.5混合均勻，得到超純半焦和KOH的混合物，然后將超純半焦和KOH的混合物置于加熱爐中，以100mL/min的流速通入氮氣保護，然后以5~10℃/min的升溫速率升溫至活化溫度750~850℃，在達活化溫度后開始保溫，活化時間1.5~2.5h；步驟四，得到超純活性半焦：所述步驟三活化后，停止加熱并停止通水蒸氣，在溫度降至室溫后，即制得超純活化半焦。優選地，所述步驟三中超純半焦和KOH的質量比為1：3，活化溫度為800℃，活化時間2h。優選地，所述步驟二中浮選法的具體過程為：步驟1，將所述步驟一得到的半焦顆粒用水稀釋，得到第一漿液；步驟2，在所述第一漿液中加入表面活性劑，得到第二漿液；步驟3，在所述第二漿液中加入捕收劑，得到第三漿液；步驟4，在所述第三漿液中加入起泡劑，得到上層為布滿半焦的氣泡和下層為雜質的第四漿液；步驟5，對所述第四漿液的布滿半焦的氣泡和雜質進行分離，將分離出的半焦再進行脫水、干燥，得到超純半焦。優選地，所述表面活性劑為曲拉通X-100；所述捕收劑為0#柴油；所述起泡劑為仲辛醇。優選地，所述浮選法是在浮選機轉速1800r/min、充氣量0.21m3/h的條件下進行的。優選地，所述步驟二中化學法的具體過程為：將所述步驟一得到的半焦顆粒用氫氧化鈉浸泡，然后過濾，得到濾餅；在所述濾餅中加入酸溶液進行酸處理，然后經過濾、烘干，得到超純半焦。優選地，所述氫氧化鈉浸泡的時間為20min，所述酸為氫氟酸，濃度為10%。優選地，所述氫氧化鈉浸泡的時間為30min，所述酸為鹽酸，濃度為10%。本專利技術還包括上述任一種方法制備的高吸附性活性半焦。本專利技術還包括上述任一種方法制備的高吸附性活性半焦在廢水處理中的應用。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：1.本專利技術通過選取最優的活化條件對半焦進行活化，得到比表面積更高、吸附性更好的活性半焦。2.本專利技術通過對半焦活化前先用浮選法或/和化學法進行脫灰處理，得到超純半焦，然后再對超純半焦活化，得到的活性半焦具有更好的吸附性能。3.本專利技術的方法制備的高吸附性活性半焦可用于廢水深度處理，廢水的COD及揮發酚去除率高，是一種優質的碳吸附劑，且成本較低，完全能夠替代活性碳作為凈水吸附劑。附圖說明圖1是本專利技術實施例3條件下制備的高吸附性活性半焦與半焦的紅外光譜圖。圖2是半焦的掃描電鏡圖。圖3是本專利技術實施例3條件下制備的高吸附性活性半焦的掃描電鏡圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例1：一種高吸附性活性半焦的制備方法，包括如下步驟：步驟一，原料半焦粉碎：將原料半焦粉碎至直徑不大于0.5mm的半焦顆粒；具體過程為：采用四分法縮分試樣，先采用顎式破碎機適度破碎，然后用球磨機進行粉碎，最后將粉碎后的半焦用0.5mm、0.25mm、0.125mm、0.074mm的篩子依次篩分，對不能透過0.5mm篩子的半焦進一步破碎，直到確保所有試樣都能通過篩子；步驟二，脫灰處理：將步驟一得到的半焦顆粒用浮選法進行脫灰處理，得到超純半焦；步驟三，KOH活化：將步驟二得到的超純半焦和KOH按質量比1∶2.0混合均勻，得到超純半焦半焦和KOH的混合物，然后將超純半焦和KOH的混合物置于加熱爐中，以100mL/min的流速通入氮氣保護，然后以5℃/min的升溫速率升溫至活化溫度750℃，在達活化溫度后開始保溫，活化1.5h；步驟四，得到超純活性半焦：所述步驟三活化后，停止加熱并停止通水蒸氣，在爐膛溫度降至室溫后，即制得超純活化半焦。上述步驟二中浮選法在浮選機轉速1800r/min、充氣量0.21m3/h的條件下進行，具體過程為：步驟1，將所述步驟一得到的半焦顆粒用水稀釋，得到第一漿液；步驟2，在所述第一漿液中加入表面活性劑曲拉通X-100，得到第二漿液；步驟3，在所述第二漿液中加入捕收劑0#柴油，得到第三漿液；步驟4，在所述第三漿液中加入起泡劑仲辛醇，得到上層為布滿半焦的氣泡和下層為雜質的第四漿液；步驟5，對所述第四漿液的布滿半焦的氣泡和雜質進行分離，將分離出的半焦再進行脫水、干燥，得到超純半焦。實施例2：一種高吸附性活性半焦的制備方法，包括如下步驟：步驟一，原料半焦粉碎：將原料半焦粉碎至直徑不大于0.5mm的半焦顆粒；具體過程為：采用四分法縮分試樣，先采用顎式破碎機適度破碎，然后用球磨機進行粉碎，最后將粉碎后的半焦用0.5mm、0.25mm、0.125mm、0.074mm的篩子依次篩分，對不能透過0.5mm篩子的半焦進一步破碎，直到確保所有試樣都能通過篩子；步驟二，脫灰處理：將步驟一得到的半焦顆粒用化學法進行脫灰處理，得到超純半焦；步驟三，KOH活化：將步驟二得到的超純半焦和KOH按質量比1∶3.5混合均勻，得到超純半焦半焦和KOH的混合物，然后將超純半焦和KOH的混合物置于管式爐中，以100mL/min的流速通入氮氣保護，然后以10℃/min的升溫速率升溫至活化溫度850℃，在達活化溫度后開始保溫，活化2.5h；步驟四，得到超純活性半焦：所述步驟三活化后，停止加熱并停止通水蒸氣，在管式爐膛溫度降至室溫后，即制得超純活化半焦。上述步驟二中浮選法在浮選機轉速1800r/min、充氣量0.21m3/h本文檔來自技高網...

【技術保護點】
種高吸附性活性半焦的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一，原料半焦粉碎：將原料半焦粉碎至直徑不大于0.5mm的半焦顆粒；步驟二，脫灰處理：將步驟一得到的半焦顆粒用浮選法或/和化學法進行脫灰處理，得到超純半焦；步驟三，KOH活化：將步驟二得到的超純半焦和KOH按質量比1∶2.0~3.5混合均勻，得到超純半焦和KOH的混合物，然后將超純半焦和KOH的混合物置于加熱爐中，以100mL/min的流速通入氮氣保護，?然后以5~10℃/min的升溫速率升溫至活化溫度750~850℃，在達活化溫度后開始保溫，活化時間1.5~2.5h；步驟四，得到超純活性半焦：所述步驟三活化后，停止加熱并停止通水蒸氣，在溫度降至室溫后，即制得超純活化半焦。

【技術特征摘要】
1.種高吸附性活性半焦的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一，原料半焦粉碎：將原料半焦粉碎至直徑不大于0.5mm的半焦顆粒；步驟二，脫灰處理：將步驟一得到的半焦顆粒用浮選法或/和化學法進行脫灰處理，得到超純半焦；步驟三，KOH活化：將步驟二得到的超純半焦和KOH按質量比1∶2.0~3.5混合均勻，得到超純半焦和KOH的混合物，然后將超純半焦和KOH的混合物置于加熱爐中，以100mL/min的流速通入氮氣保護，然后以5~10℃/min的升溫速率升溫至活化溫度750~850℃，在達活化溫度后開始保溫，活化時間1.5~2.5h；步驟四，得到超純活性半焦：所述步驟三活化后，停止加熱并停止通水蒸氣，在溫度降至室溫后，即制得超純活化半焦。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟三中超純半焦和KOH的質量比為1：3，活化溫度為800℃，活化時間2h。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟二中浮選法的具體過程為：步驟1，將所述步驟一得到的半焦顆粒用水稀釋，得到第一漿液；步驟2，在所述第一漿液中加入表面活性劑，得到第二漿液；步驟3，在所述第二漿液中加入捕收劑，得到第三漿液；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜美利，劉靜，李剛，楊建利，王博，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61