椰殼碎炭制備高強度柱狀顆粒活性炭

以 椰殼活性炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉末碎炭為原料，羧甲基纖維素鈉為黏結(jié)劑，無機助劑硅酸鹽為增黏劑，按一定質(zhì)量比混煉、擠條、成型，再經(jīng)過熱處理制得耐水高強度柱狀顆粒活性炭。試驗考察了助劑添加量、熱處理溫度、熱處理時間等因素對產(chǎn)品炭的碘吸附值、亞甲基藍吸附值和耐磨強度的影響。隨著硅酸鹽添加量的增加，顆粒活性炭的耐磨強度呈增大趨勢；隨熱處理溫度的升髙，顆粒活性炭的碘吸附值和亞甲基藍吸附值不斷增加。但另一方面，隨熱處理時間的延長，耐磨強度呈逐漸下降趨勢。利用紅外分析儀、綜合熱分析儀和全自動比表面積與孔隙分布分析儀對顆粒活性炭進行分析。在羧甲基纖維素鈉用量2%、助劑添加量20%、熱處理溫度350℃、熱處理時間0.5h條件下，制備出的顆粒活性炭碘吸附值、亞甲基藍吸附值和耐磨強度分別為815.37mg/g，163.50mg/g和99.72%，并且具有良好的耐水能力。 由于椰殼的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，有助于形成發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)，因此椰殼活性炭具有結(jié)構(gòu)致密、灰分低、強度大、價廉易得等優(yōu)點，被大量應(yīng)用于廢氣和廢水處理。但是在生產(chǎn)過程中，由于摩擦等因素的影響，產(chǎn)生大量粉末碎炭，造成浪費。將這些粉末碎炭制備成顆粒活性炭，可以提高碎炭的應(yīng)用價值。在日常生活中，顆粒活性炭主要用于空氣清潔和水凈化，例如凈水器里的吸附劑等；在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域，主要用于廢氣、廢水處理；在新興工業(yè)領(lǐng)域，顆粒活性炭作為電極材料、催化劑載體、制冷吸附劑和儲氫材料等備受關(guān)注。以粉末活性炭為原料，羧甲基纖維素鈉為黏結(jié)劑，擠壓成型，得到比表面積達844.9m2/g，耐磨強度達到99.83%的柱狀成型活性炭。 Nguyen-Thanh等用膨潤土作為粉末活性炭的黏結(jié)劑，成功制備比表面積達1554m2/g的成型活性炭。通過引人金屬離子(如Cu2+)，增加了對H2S氣體吸附量。 在 顆粒活性炭的制備過程中，膠黏劑直接決定制備顆粒活性炭的成敗與成本高低。無機膠黏劑固化后，顆粒活性炭強度高，且無機膠黏劑原料多，無污染，已成為有機黏結(jié)劑在顆粒活性炭領(lǐng)域里的有力補充。有機膠黏劑與炭材料有較好的親和能力，且對原料炭的吸附能力影響小，但所制取的顆粒活性炭強度較低。為解決該問題，筆者采用在有機膠黏劑羧甲基纖維素鈉中添加無機助劑硅酸鹽作為增黏劑，以提高顆粒活性炭的強度。試驗研究了助劑添加量、熱處理溫度、熱處理時間等因素對產(chǎn)品炭的碘吸附值、亞甲基藍吸附值和耐磨強度的影響，并用紅外光譜儀、綜合熱分析儀和孔徑分析儀對顆粒活性炭進行了表征。