本發(fā)明屬于活性炭熱再生，具體涉及利用廢活性炭制備高強度活性炭顆粒的方法。

背景技術(shù)：

1、活性炭是一種具有多層狀有序石墨微晶和不規(guī)則空間晶格的無定形結(jié)構(gòu)的炭質(zhì)多孔材料，其內(nèi)部孔隙十分發(fā)達(dá)，各種孔道縱橫交織，能同時吸附處理多種污染物，作為良好的吸附材料，具有價格便宜，吸附性能優(yōu)異，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于廢水處理、脫色提純、氣體凈化等領(lǐng)域?；钚蕴拷?jīng)多次使用后，孔隙結(jié)構(gòu)被吸附質(zhì)堵塞，常規(guī)解吸操作仍無法將其恢復(fù)，導(dǎo)致吸附能力顯著下降或完全喪失，頻繁替換廢活性炭增加了工廠的環(huán)保成本。廢活性炭作為一種毒有害物質(zhì)的富集體，具有易燃、有毒等特性，需要進行一定的處理，防止污染物與環(huán)境接觸造成污染，目前廢活性炭的主要處理方法有焚燒和填埋兩種，對廢活性炭進行焚燒處理不僅增加了生產(chǎn)成本，所以會產(chǎn)生二噁英等劇毒副產(chǎn)物，造成嚴(yán)重的大氣污染；對廢活性炭進行填埋會對周圍土壤和水體造成污染。因此研究廢活性炭的再生方法有助于降低工廠的生產(chǎn)成本、降低廢活性炭的污染問題和提高炭的資源利用率。

2、廢活性炭再生是指采用物理、化學(xué)、物理化學(xué)等方法將吸附質(zhì)從廢活性炭中去除，恢復(fù)其吸附性能，得到可再次使用的活性炭的技術(shù)。廢活性炭再生方法有熱再生法、化學(xué)再生法和生物再生法等。目前熱再生法是應(yīng)用最廣泛的廢活性炭再生方法，具有再生效率高、易于工業(yè)化生產(chǎn)的特點，但存在炭損失率高、耗能高以及熱再生活性炭強度低的問題仍待解決。

3、專利cn113620292b的中國發(fā)明專利公開了一種粉末活性炭再生系統(tǒng)與再生方法。該粉末活性炭再生系統(tǒng)包括干燥罐、炭化罐和活化設(shè)備，活化設(shè)備包括依次設(shè)置的進料機構(gòu)、升溫機構(gòu)和尾氣處理機構(gòu)，升溫機構(gòu)包括圓筒狀的活化爐，活化爐相對水平面傾斜設(shè)置，活化爐中部下方設(shè)置有混凝土臺，混凝土臺上設(shè)置有齒圈驅(qū)動機構(gòu)，齒圈驅(qū)動機構(gòu)套接在活化爐中部外側(cè)，活化爐內(nèi)部同軸設(shè)置有加熱筒，能夠使得活性炭得到充分的加熱。但現(xiàn)有技術(shù)存在沒有通過對活性炭粉再生工藝的進一步改進，以達(dá)到提高活性炭粉制備活性炭顆粒的強度和吸附性能的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供利用廢活性炭制備高強度活性炭顆粒的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中沒有通過對活性炭粉再生工藝的進一步改進，以達(dá)到提高活性炭粉制備活性炭顆粒的強度和吸附性能的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、利用廢活性炭制備高強度活性炭顆粒的方法，包括如下步驟：

4、s1、將廢活性炭研磨，過100~200目篩，除去大顆雜質(zhì)，水洗10~12h，于100~150℃烘干得到廢活性炭粉；

5、s2、將廢活性炭粉送入再生爐中，通入水蒸氣，以3~5℃/min的升溫速率升溫至800~900℃，高溫分解10~50s，制得再生活性炭粉，高溫分解產(chǎn)生的氣體通過極冷管冷卻至250~300℃后，通入吸收塔，控制氣體以1~3m/s的流速通過煙氣吸收劑，降溫至150~200℃，水洗并降溫至50~70℃，用除霧機除去水分，檢測氣體的污染物達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，排放至大氣；

6、s3、將再生活性炭粉冷卻至室溫后，研磨篩分，通過旋風(fēng)除塵器收集大粒徑粉塵后，再通過布袋除塵器收集小粒徑粉塵；

7、s4、將再生活性炭粉、復(fù)合粘結(jié)劑和去離子水混合，控制水分含量為40~50wt%，制得塑性炭料；

8、s5、將塑性炭料通過擠出機擠出造粒，于130~150℃預(yù)干燥0.5~1h后，以3~5℃/min的升溫速率升溫至600~800℃炭化1~2h，制得活性炭顆粒粗品；

9、s6、將表面改性劑溶于去離子水中，加入活性炭顆粒粗品，浸泡10~12h，取出活性炭顆粒粗品后，于100~150℃烘干制得高強度活性炭顆粒。

10、作為優(yōu)選，所述s1中水洗步驟中廢活性炭與去離子水的質(zhì)量比為1：4~6。

11、作為優(yōu)選，所述s2中檢測標(biāo)準(zhǔn)為二氧化硫含量小于100mg/m3，氮氧化物小于200mg/m3。

12、作為優(yōu)選，所述s2中除霧機的工作參數(shù)為入口風(fēng)速2~5m/s，葉片間距為30~50mm，出口氣體的霧滴濃度為50~70mg/nm3。

13、作為優(yōu)選，所述s3中研磨篩分通過標(biāo)準(zhǔn)為90wt%以上的再生活性炭粉通過80~100目篩。

14、作為優(yōu)選，所述s3中旋風(fēng)除塵器的工作參數(shù)為入口風(fēng)速20~25m/s，布袋除塵器的工作參數(shù)為噴吹壓力0.3~0.6mpa，噴吹周期30~90s，噴吹時間0.1~1s。

15、作為優(yōu)選，所述s3中粉塵粒徑大于5μm為大粒徑粉塵，粉塵粒徑小于5μm為小粒徑粉塵。

16、作為優(yōu)選，所述s4中再生活性炭粉和復(fù)合粘結(jié)劑的質(zhì)量比為100：10~15。

17、作為優(yōu)選，所述s5中擠出機擠出溫度為130~150℃，擠出造粒的顆粒平均粒徑為1~4mm。

18、作為優(yōu)選，所述s6中表面改性劑和去離子水的配比為5~10g：500~1000ml。

19、作為優(yōu)選，所述s2的煙氣吸收劑的制備方法，包括如下步驟：

20、s11、將蛋殼粉和高嶺土粉混合均勻后，加入5~10g/l的氯化鐵溶液中，用碳酸鈉調(diào)整溶液ph為9~10，浸泡24~36h，過濾并用去離子水洗滌，于100~150℃烘干，研磨過100~200目篩得到混合固體；

21、s12、將混合固體于800~900℃煅燒1~2h，制得吸附材料；

22、s13、將400~800g的吸附材料、15~20g的硅酸鈉、1~5g的消泡劑和1~5g的十二醇聚氧乙烯醚混合，加入1~2l的去離子水?dāng)嚢杈鶆?，制得煙氣吸收劑?/p>

23、作為優(yōu)選，所述s11中蛋殼粉、高嶺土粉和氯化鐵溶液的用量比為100~500g：100~200g：1~2l。

24、作為優(yōu)選，所述s13中消泡劑為聚丙二醇醚、甘油聚醚、有機硅消泡劑的任一種或多種組合。

25、作為優(yōu)選，所述s4的復(fù)合粘結(jié)劑的制備方法，包括如下步驟：

26、s21、將250g的玉米淀粉加入800~1000ml的去離子水中，用5~10wt%的氫氧化鈉溶液調(diào)整ph為8~9，升溫至40~50℃，滴加35~50g的30wt%雙氧水反應(yīng)0.5~1h，升溫至80~95℃反應(yīng)至體系呈半透明，降溫至70~80℃，將10~15g的聚乙烯醇溶于300~500ml的去離子水中再滴入體系中，加入3~5g的磷酸二氫鈉交聯(lián)劑反應(yīng)1~2h，烘干制得交聯(lián)淀粉；

27、s22、將焦煤油、交聯(lián)淀粉、硅酸鈉放入攪拌機中常溫攪拌20~30min，得到復(fù)合粘結(jié)劑。

28、作為優(yōu)選，所述s22中焦煤油、交聯(lián)淀粉和硅酸鈉的質(zhì)量比為40~50：20~30：10~15。

29、作為優(yōu)選，所述s6的表面改性劑的制備方法，包括如下步驟：

30、s31、將5~10g的殼聚糖加入300~500ml的去離子水中，用1wt%的乙酸溶液調(diào)整ph為3~4，加入2-羥基-4-甲基苯甲醛和茂二醛的乙醇溶液，水浴加熱至70~80℃反應(yīng)6~12h，于60℃烘干得到改性殼聚糖；

31、s32、將改性殼聚糖加入聚己內(nèi)酯和納米二氧化硅內(nèi)，于40~50℃攪拌30min制得表面改性劑。

32、作為優(yōu)選，所述s31中殼聚糖、2-羥基-4-甲基苯甲醛和茂二醛的質(zhì)量比為5：0.2~0.5：0.5~1。

33、作為優(yōu)選，所述s32中改性殼聚糖、聚己內(nèi)酯和納米二氧化硅的質(zhì)量比為5~7：2~3：0.2~0.5。

34、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

35、1、本發(fā)明通過對現(xiàn)有技術(shù)的工藝優(yōu)化，通過先將廢活性炭粉熱再生制得再生活性炭粉，再通過粘結(jié)劑粘結(jié)，高溫炭化并通過表面改性制得的高強度活性炭顆粒，具有優(yōu)異的吸附、易再生和力學(xué)性能。

36、2、本發(fā)明通過水蒸氣活化，在850℃高溫條件下將廢活性炭進行高溫分解，使其轉(zhuǎn)化為水分和二氧化碳，水蒸氣在高溫下的作用，使廢活性炭中的碳質(zhì)材料重新活化，生成新的孔隙結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了活性炭的再生并且具有較高的再生率，并且活性炭粉熱分解時間大幅縮短，提高了能源利用率，通過三價鐵改性的蛋殼粉和高嶺土粉煅燒后，加入去離子水、硅酸鈉、消泡劑和十二醇聚氧乙烯醚制得的煙氣吸收劑，具有優(yōu)異的吸附除硫的性能，確保了再生過程中污染物的有效控制和再利用。

37、3、本發(fā)明將焦煤油、交聯(lián)淀粉、硅酸鈉按照一定比例復(fù)配制得的復(fù)合粘結(jié)劑具有良好的相容性和潤濕性，促進活性炭粉形成更加牢固的粘結(jié)結(jié)構(gòu)，提高活性炭顆粒的強度和吸附能力；雙氧水氧化玉米淀粉，再與聚乙烯醇交聯(lián)，磷酸二氫鈉可以與氧化淀粉和聚乙烯醇分子中的羥基反應(yīng)，形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，制得的交聯(lián)淀粉具有良好的粘結(jié)能力，并且在炭化過程中能形成發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，提高了活性炭顆粒的吸附性能。

38、4、本發(fā)明通過2-羥基-4-甲基苯甲醛和茂二醛改性殼聚糖提高了殼聚糖的溶解性和黏附性，改性殼聚糖、聚己內(nèi)酯和納米二氧化硅按照一定比例溶于去離子水中，制得的表面改性劑能進一步提高活性炭顆粒的強度和耐磨性能，減少活性炭的損耗。