【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于活性炭的生产制备，尤其涉及一种纤维素基球形活性炭及其制备方法。
技术介绍
1、活性炭移动床和流化床吸附器因设备小巧、吸附剂利用效率高而存在典型的技术优势，但使用过程中，吸附剂移动过程中的磨损粉化问题成为限制此类设备推广的关键因素。
2、为解决此问题，颗粒活性炭可加工为球形，相比常规的柱状颗粒，球形颗粒碳提高流动性，降低磨损。但因为颗粒活性炭制备过程需通过焦油、沥青等粘合剂粘合成型，所以磨损粉化问题无法彻底避免。近些年推出的树脂碳由树脂类材料(酚醛树脂、密胺树脂、沥青等)直接成型、碳化、活化制备而来，由于没有了粘合剂粘合过程，因而树脂碳的强度得到极大改善。但树脂碳的原料来源为不可再生的石化产品，环保性差，生产成本高，不适宜大规模推广。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种纤维素基球形活性炭及其制备方法，以解决上述问题。
2、为实现以上目的，本专利技术特采用以下技术方案：
3、本专利技术提供一种纤维素基球形活性炭，以纤维素材料为原料直接成型制备得到球形活性炭；
4、优选地，所述纤维素基球形活性炭的比表面积为1500-2700m2/g；
5、优选地，所述纤维素基球形活性炭的直径为0.9-4.5mm。
6、本专利技术还提供一种所述的纤维素基球形活性炭的制备方法，包括，将纤维素材料依次经过预处理、固化、除杂、交联固化、预碳化和碳化处理，得到所述的纤维素
7、所述纤维素材料为天然和/或人工纤维素制品,包括棉浆粕、木浆粕或旧纸张中的一种或多种；
8、优选地，所述纤维素材料的纤维素含量在90％及以上；
9、优选地，所述预处理和所述固化过程的总时长小于等于2h。
10、可选的，所述预处理包括：
11、将所述纤维素材料加水破碎，经筛分并去除水分，然后与n-甲基吗啉-n-氧化物共混于水中，再依次经过搅拌、加热和抽真空脱水处理。
12、可选的，所述筛分包括采用5-10目筛网筛分，并取筛下物；
13、优选地，所述去除水分的方式包括离心和/或压滤；
14、优选地，所述去除水分后的纤维素材料的含水率小于60％；
15、优选地，所述去除水分后的纤维素材料与所述n-甲基吗啉-n-氧化物的质量比为1:3-10，所述n-甲基吗啉-n-氧化物与水的质量比为1:0.5-3；
16、优选地，所述加热的目标温度为80-97℃；
17、优选地，所述抽真空脱水的终点为体系内平衡真空度达到-0.095mpa及以下；
18、优选地，所述共混、搅拌、加热和抽真空脱水处理在真空加热反应釜内进行。
19、可选的，所述固化包括：
20、将经过所述预处理的纤维素材料通过孔洞滴入凝固浴溶液中，持续搅拌至完全硬化，得到纤维素球；
21、所述凝固浴溶液为n-甲基吗啉-n-氧化物水溶液；
22、优选地，所述孔洞的直径为1-4mm；
23、优选地，所述n-甲基吗啉-n-氧化物水溶液中n-甲基吗啉-n-氧化物的质量浓度为2％-13％，溶液温度为10-25℃；
24、优选地，所述纤维素球的直径为1-5mm。
25、可选的，所述除杂包括洗涤所述固化产物，至所述n-甲基吗啉-n-氧化物的残留率为0-0.5％；
26、优选地，所述洗涤的温度为60-100℃；
27、优选地，所述洗涤可重复进行多次。
28、可选的，所述交联固化包括：使用交联试剂的nahco3溶液浸泡所述除杂得到的产物，之后取出并干燥至恒重；
29、所述交联试剂包括戊二醛、甲醛或环氧氯丙烷中的一种或多种；
30、优选地，所述nahco3的浓度为0.2％-1％，所述交联试剂的浓度为0.2％-2％；
31、优选地，所述交联试剂的nahco3溶液的温度为40-60℃；
32、优选地，所述浸泡的时间为10-24h。
33、可选的，所述预碳化包括：
34、将所述交联固化处理后的产物进行第一浸渍，浸渍时长不小于0.5h，并维持间歇搅拌；取出干燥，随后按照3-10℃/m11的速率升温至180-270℃；
35、优选地，所述第一浸渍采用的浸渍剂包括磷酸氢二铵、磷酸或磷酸氢铵中的一种或多种；
36、优选地，所述浸渍剂的质量浓度为2％-10％；
37、优选地，所述预碳化在空气气氛中进行。
38、可选的，所述碳化包括：
39、将进行所述预碳化后的产物进行第二浸渍，随后沥干水分并进行干燥，然后以5-10℃/m11的速率升温至380-540℃；
40、优选地，所述第二浸渍在磷酸溶液中进行；
41、优选地，所述磷酸溶液的浓度为20％-45％；
42、优选地，所述碳化在惰性气氛下进行。
43、可选的，所述纤维素基球形活性炭的制备方法还包括后处理；
44、所述后处理包括将所述碳化得到的产物进行水洗和干燥，得到所述的纤维素基球形活性炭；
45、优选地，所述水洗的终点为ph值为4-7。
46、本专利技术的有益效果：
47、本专利技术提供的纤维素基球形活性炭，首先具有较大的比表面积，较强的吸附活性，其次，其球形外型使得其在使用过程中具有更强的耐磨性能，更小的磨损，实验验证，其耐磨强度可达到99％及以上，适用于多种应用场景，且更加耐用，同时，其以纤维素材料为原料制备而得，成本低，对环境更友好。
48、本专利技术提供的纤维素基球形活性炭的制备方法，以廉价易得且可再生的纤维素材料为原料，在不使用粘合剂的前提下，将纤维素材料溶解后直接成型，制备得到球形活性炭，其生产过程中所使用的试剂基本可实现循环利用，相较于现有技术，本专利技术提供的方法具有生产成本更低、环保性更好、所制得的活性炭颗粒强度更强的特点，并且，整个制备过程能耗低，操作简单安全，十分利于工业扩大化生产。
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1.一种纤维素基球形活性炭，其特征在于，以纤维素材料为原料直接成型制备得到球形活性炭；
2.一种如权利要求1所述的纤维素基球形活性炭的制备方法，其特征在于，包括，将纤维素材料依次经过预处理、固化、除杂、交联固化、预碳化和碳化处理，得到所述的纤维素基球形活性炭；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述筛分包括采用5-10目筛网筛分，并取筛下物；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固化包括：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述除杂包括洗涤所述固化产物，至所述N-甲基吗啉-N-氧化物的残留率为0-0.5％；
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交联固化包括：使用交联试剂的NaHCO3溶液浸泡所述除杂得到的产物，之后取出并干燥至恒重；
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预碳化包括：
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳化包括：
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...【技术特征摘要】
1.一种纤维素基球形活性炭，其特征在于，以纤维素材料为原料直接成型制备得到球形活性炭；
2.一种如权利要求1所述的纤维素基球形活性炭的制备方法，其特征在于，包括，将纤维素材料依次经过预处理、固化、除杂、交联固化、预碳化和碳化处理，得到所述的纤维素基球形活性炭；
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述筛分包括采用5-10目筛网筛分，并取筛下物；
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固化包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈保磊，赵永谦，万月亮，陈阳，汪茂菊，
申请(专利权)人：青岛华世洁环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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