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  本发明公开了一种柱状活性炭及其制备方法，属于柱状活性炭制备技术领域，步骤如下：将木质炭粉、成型胶粘剂加水混合搅拌得到混合湿料；将混合湿料高压挤出并分段得到柱状炭湿料；将湿料烘干得到柱状炭干料；然后经过水蒸气一体式炭化活化炉进行梯度升温保温制备得到空隙结构发达的柱状活性炭。制备的柱状活性炭的强度为90％‑95％、碘吸附值为800‑1000mg/g、亚甲基蓝吸附值为190‑270mg/g、四氯化碳吸附值为50‑70mg/g。该方法使用廉价、易获得的原材料、并采用一体式炭化活化工艺，不仅有效提升成型活

  4)将步骤3的柱状炭干料经过水蒸气一体化炭化活化工艺制备得到柱状活性炭；步骤4

  中水蒸气一体化炭化活化工艺包括炭化阶段和活化阶段，其中炭化阶段由常温升温，在250

  ℃、350℃、450℃分别保温5‑15min，550℃保温8‑20min，其中活化阶段由550℃继续升温，在

  2.根据权利要求1所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述木质炭粉的粒

  3.根据权利要求1或2所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述木质炭粉

  由竹炭粉、木炭粉、植物秸秆炭粉、椰壳炭粉、果壳炭粉其中的一种或多种组成。

  4.根据权利要求1所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述成型胶粘剂粘

  5.根据权利要求4所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述的成型胶粘剂

  6.根据权利要求1所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述的木质炭粉、

  7.根据权利要求1或6所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述混合湿料

  8.根据权利要求1所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述的步骤4中水

  蒸气一体式炭化活化工艺在750℃‑850℃时水蒸气通入量为100‑200滴/min，850℃恒温时

  9.根据权利要求1所述的一种柱状活性炭的制备方法，其特征是：所述的步骤2高压

  10.一种柱状活性炭，由权利要求1‑9任意一项所述的一种柱状活性炭的制备方法制备

  [0001]本发明涉及活性炭制备技术领域，具体涉及一种柱状活性炭及其制备方法。

  [0002]活性炭具备发达的空隙结构，其较大的孔径、孔容和比表面积使得活性炭广泛使

  用于大气环境治理和水质净化等领域。传统的活性炭为粉状，其应用场景受限。柱状活性炭

  是一种由生物质材料、煤粉或炭粉加入胶粘剂和其他组份，经混合、挤压成型、炭化活化过

  程后制得的一种成型活性炭。其具备较强的机械强度、较高的密度、较强的耐磨性和可回收

  [0003]目前成型柱状活性炭行业内还是以煤制柱状活性炭为主，少部分厂家生产生物质

  柱状活性炭。主要使用胶粘剂和含炭物质通过混合、挤压成型、高温活化制得。例如，专利文

  献号为CN110627061A的专利公开了一种精洗煤占比70‑85％的柱状活性炭及其生产方法。

  专利文献号为CN112588263A的专利公开了一种活化温度高达1200‑1300℃的再生活性炭及

  [0004]以煤粉制备柱状活性炭存在灰分较高、重金属含量较多、吸附效果较差的问题。以

  生物质原料制备柱状活性炭也存在胶粘剂及各种助剂添加量高且种类非常之多，活化工艺繁杂

  苛刻，柱状活性炭吸附能力有限等缺点。柱状活性炭行业因其原料的缺陷、胶粘剂及其他助

  剂成分繁多且成本偏高、活化过程条件苛刻，致使其制备难以实现低成本、规模化利用。

  [0005]另外现存技术中的炭化活化工艺条件下，制备的柱状活性炭存在灰分较高和吸附

  [0006]针对现存技术存在的不足，本发明的目的是提供一种简单高效制备柱状活性炭

  的方法，其制备出的柱状活性炭具备比表面积大、孔容孔径多，同时具备优秀的碘吸附值、

  [0007]为实现上述目的，本发明所述的柱状活性炭的制备方法，制备流程依次为混合湿

  料的制备、高压挤出成型、烘干、水蒸气一体式炭化活化，具体的制备方案如下：

  [0011]4)将步骤3的柱状炭干料经过水蒸气炭化活化工艺制备得到柱状活性炭；

  [0012]步骤4中水蒸气炭化活化工艺包括炭化阶段和活化阶段，其中炭化阶段由常温升

  [0014]进一步的，所述木质炭粉由竹炭粉、木炭粉、植物秸秆炭粉、椰壳炭粉、果壳炭粉其

  [0016]进一步的，所述的成型胶粘剂含沥青粉、羟甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、瓜尔胶其

  [0017]进一步的，所述的木质炭粉、成型胶粘剂的混料比例为100：(19‑30)。

  [0019]进一步的，所述的步骤4中水蒸气一体式炭化活化工艺在750℃‑850℃时水蒸气通

  [0020]进一步的，所述的步骤2高压挤出的压力大小为12‑20Mpa，分段为1‑2cm/段，柱状

  [0021]本发明还提供一种柱状活性炭，由上述柱状活性炭的制备方法制备得到。

  [0023]本发明以一种成分简单、原料来源广、价格低、成品易于制备的技术方案，解决

  了当前柱状炭制备技术中胶粘剂成分复杂、添加助剂繁多、生产所带来的成本高昂的问题。其中采用

  木质炭粉，已经去除的生物质内部大部分的有机杂质，并初步对炭粉表面孔洞进行蚀刻

  [0024]炭化过程仅需提供水蒸气活化，无需其他辅助性气体，炭活化过程结束后也无需

  酸处理和热水串洗等过程，简单化制备过程、减少制备成本、无需对制备过程产生的酸洗污

  染物质做处理。有利于工业化大规模、批量化生产。且通过一体式炭化活化工艺，减少了

  柱状炭制备工艺流程和制备过程中的能量损失。同时减少了柱状炭与外部空气接触。有助

  于柱状炭的得率的提升。并且炭活化一体技术能在炉子内形成两倍于大气压力的高压氛

  [0025]采用梯度炭化活化工艺，在不同的炭化温度和活化温度上停留10‑15min，有利于

  柱状活性炭内部孔隙结构的残留未碳化物质排出，以此丰富柱状活性炭内部孔隙结构和减

  少除柱状活性炭内部的杂质。通过根据按照本方案制备的柱状活性炭具备高强度、高比表

  面积的同时，还具备优良的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值、四氯化碳吸附值等活性炭吸附相关

  [0026]图1为实施例1、2、3和对比例1所制得的柱状活性炭的N吸脱附曲线

  [0027]下面将结合实施例和效果例对本发明做进一步的详述，而非限制本发明的范围。

  [0029]一种由50g瓜尔胶、200g沥青粉、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0030]按照粒径为160‑180目的毛竹炭粉1000g、沥青粉200g、瓜尔胶50g的添加量。将三

  者加入200ml水，常温下用小型捏合机混合搅拌15min。将混合湿料高压挤出并分段得到直

  径3.5mm、分段长1‑2cm柱状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，

  挤压压力为16Mpa。挤压出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成

  型料放入炭活化一体转炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速

  10min，炭活化一体炉温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气

  [0032]一种由50g瓜尔胶、200g沥青粉、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0033]按照毛竹炭粉1000g、沥青粉200g、瓜尔胶50g的添加量。将三者加入200ml水，常温

  下用小型捏合机混合搅拌15min。将混合湿料高压挤出并分段得到直径3.5mm、分段长1‑2cm

  柱状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，挤压压力为16Mpa。挤

  压出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成型料放入炭活化一体

  转炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速率约为6℃/min，柱状

  温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气量增加为250滴/min，

  [0035]一种由50g瓜尔胶、200g沥青粉、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0036]按照毛竹炭粉1000g、沥青粉200g、瓜尔胶50g的添加量。将三者加入200ml水，常温

  下用小型捏合机混合搅拌15min。将混合湿料高压挤出并分段得到直径3.5mm、分段长1‑2cm

  柱状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，挤压压力为16Mpa。挤

  压出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成型料放入炭活化一体

  转炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速率约为6℃/min，柱状

  温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气量增加为250滴/min，

  [0038]一种由150g沥青粉、50g聚丙烯酰胺、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0039]按照毛竹炭粉1000g、沥青粉150g、聚丙烯酰胺50g的添加量。将三者加入适量水，

  常温下用小型捏合机混合搅拌20min。将混合湿料高压挤出并分段得到直径3.5mm、分段长

  1‑2cm柱状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，挤压压力为

  16Mpa。挤压出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成型料放入炭

  活化一体转炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速率约为6℃/

  化一体炉温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气量增加为

  [0041]一种由200g沥青粉、50g瓜尔胶、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0042]按照毛竹炭粉1000g、沥青粉200g、瓜尔胶50g的添加量。将三者加入适量水，常温

  下用小型捏合机混合搅拌15min。将混合湿料高压挤出并分段得到直径3.5mm、分段长1‑2cm

  柱状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，挤压压力为16Mpa。挤

  压出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成型料放入炭活化一体

  转炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速率约为6℃/min，柱状

  温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气量增加为250滴/min，

  [0044]一种由180g煤焦油、1000g毛竹炭粉混合制备而成的柱状活性炭。

  [0045]按照毛竹炭粉1000g、煤焦油180g的添加量。将三者加入适量水，80℃加热情况下

  用小型捏合机混合搅拌20min。将混合湿料高压挤出并分段得到直径3.5mm、分段长1‑2cm柱

  状炭湿料。再将搅拌料倒入四柱液压机中，挤压柱状孔径为3.5mm，挤压压力为16Mpa。挤压

  出柱状成型料放入电热鼓风干燥箱中75℃干燥8h。将制备的柱状成型料放入炭活化一体转

  炉中，炭活化一体炉从常温开始加热，其炉膛转速为2r/min。升温速率约为6℃/min，炭活化

  一体炉温度升至750℃时通入水蒸气，水蒸气量为150滴/min。850℃时水蒸气量增加为250

  [0046]表一为实施例1‑5和对比例1‑所制得的柱状活性炭的性能数据。从表1中可以看

  出，随着实施例1、2、3、4、5中梯度炭化活化工艺时长逐渐增加，柱状活性炭的灰分和挥发分

  都有所降低，并且碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和四氯化碳吸附值随着梯度炭化活化工艺时

  长的增加，也有明显的提升。其表征数据与未采用此方法的对比例1和2存在很明显的差别，表

  明采用梯度炭化活化工艺可以在一定程度上完成柱状图内部残留的未碳化物质的有效排出，以此丰富柱

  [0047]图一为实施例1、2、3、4、5和对比例1所制得的柱状活性炭的N吸脱附曲线

  中可以看出随着梯度炭化活化工艺时长逐渐增加，实施例1‑5均具备较高的N吸脱值，说明

  其具备丰富的微孔和介孔孔道。未经相关工艺处理的对比例其孔隙结构明显不如实施例。

  [0050]最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细

  地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容

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