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CN114515564A - 活性炭组合物、成型活性炭及其制备方法 - Google Patents

活性炭组合物、成型活性炭及其制备方法 Download PDF

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CN114515564A
CN114515564A CN202210112653.3A CN202210112653A CN114515564A CN 114515564 A CN114515564 A CN 114515564A CN 202210112653 A CN202210112653 A CN 202210112653A CN 114515564 A CN114515564 A CN 114515564A
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王梓宇
陈建军
李怀珠
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Tsinghua University
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Abstract

本发明提供一种活性炭组合物、成型活性炭及其制备方法。所述活性炭组合物包括：含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分；其中，以所述活性炭组合物的总质量计，所述含炭基体的含量为15％‑25％，优选16％‑19％；所述抗生素菌渣的含量为48％‑60％，优选49‑53％；所述粘结组分的含量为25％‑37％，优选27％‑37％。本发明的活性炭组合物实现了抗生素菌渣的资源化利用，解决了抗生素菌渣的难处理且污染环境的问题。进一步地，本发明的成型活性炭的微孔率高，耐磨强度高，吸附性能及脱附性能均优异。

Description

活性炭组合物、成型活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭组合物、成型活性炭及其制备方法，具体涉及一种挥发性有机物柱状炭及其制备方法和用途，属于环境保护、固体废物利用及吸附技术领域。
背景技术
抗生素生产过程中产生的固体废弃物为菌渣，其主要成分是抗生素产生菌的菌丝体、未利用完的培养基、发酵过程中产生的代谢产物、培养基的降解物以及少量抗生素等。抗生素发酵废菌渣中，由于有残留的培养基和少量的抗生素及其降解物，对生态环境存在着潜在的危害性。另外，由于菌渣有机质含量较高，可引起二次发酵，颜色变黑，产生恶臭，严重影响环境。
硫氰酸红霉素菌渣来源于制备硫氰酸红霉素的工艺流程中，为其制备后的废渣，同样属于一种危险的固体废物。据相关报道，硫氰酸红霉素菌渣在我国的产量巨大且极具污染性，其残留的硫氰酸红霉素属大环内酯类抗生素，性质稳定，存在无法降解或降解不完全等风险，其主要成分为：5-8％的固定碳、15-25％的灰分、65-80％的挥发分。
目前，抗生素菌渣主要采用焚烧、烘干封存或者堆肥化等方式来处置，但三者都有明显的缺点，例如：焚烧的成本较高，烘干封存的方式明显不可持续，堆肥化处置又不能完全的将抗生素去除，故对于抗生素菌渣的处理刻不容缓。
引用文献1公开了一种抗生素菌渣干粉制备富含微孔的高性能活性炭的方法，该方法首先将待处理的抗生素菌渣干基磨细，然后在N2气氛下热解，再加碱液调节pH后过滤，并真空干燥烘干，进而将得到的菌渣干粉磨细，最后加热到500-650℃，在CO2气氛中热解，得到富含微孔的活性炭。但是实验过程需要加入大量碱液，工艺路线长，制备条件苛刻，成本较高，规模化生产经济性差。
引用文献2公开了一种负载Fe3+抗生素菌渣活性炭及其制备方法和应用，该制备方法包括如下步骤：对抗生素菌渣进行干燥、研磨；将研磨后的菌渣浸渍于Fe3+盐溶液中震荡、过滤；对过滤后的菌渣进行干燥；将干燥后的菌渣进行焙烧、冷却、洗涤干燥，即得所述活性炭。该发明制备活性炭比表面积较高，但水洗脱灰过程将残留的抗生素转移到废水中，带来了二次污染，且制造成本较高。引用文献：
引用文献1：CN108455599A
引用文献2：CN109012599A
发明内容
发明要解决的问题
鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：抗生素菌渣难处理等问题，本发明首先提供一种活性炭组合物，成型活性炭有效实现了抗生素菌渣的资源化利用。
进一步地，本发明还提供一种成型活性炭，本发明的成型活性炭的比表面积大，微孔率高，耐磨强度高，吸附性能及脱附性能均优异。
进一步地，本发明还提供一种成型活性炭的制备方法，该制备方法工艺简单，原料易于获取，可以实现工业化的大量生产。
用于解决问题的方案
[1]、一种活性炭组合物，所述活性炭组合物包括：含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分；其中，
以所述活性炭组合物的总质量计，所述含炭基体的含量为15％-25％，优选16％-19％；所述抗生素菌渣的含量为48％-60％，优选49-53％；所述粘结组分的含量为25％-37％，优选27％-37％。
[2]、根据上述[1]所述的活性炭组合物，其中，以质量计，90％以上的含炭基体和/或抗生素菌渣的粒径为200目-250目。
[3]、根据上述[1]或[2]所述的活性炭组合物，其中，所述抗生素菌渣包括硫氰酸红霉素菌渣；所述粘结组分包括纤维素类、淀粉类、环氧树脂类、酚醛树脂类、糊精类、沥青类、焦油类中的一种或两种以上的组合。
[4]、根据上述[3]所述的活性炭组合物，其中，所述粘结组分包括淀粉类、环氧树脂类、焦油类、纤维素类、糊精类中的一种或两种以上的组合；优选地，以所述活性炭组合物的总质量计，所述淀粉类的含量为4.5％-7％；所述环氧树脂类的含量为3.5％-6％，所述焦油类的含量为12％-14％，所述纤维素类的含量为3.5％-6％，所述糊精类的含量为1.5％-4％。
[5]、一种成型活性炭，其通过使用上述[1]-[4]任一项所述的活性炭组合物制备得到，所述活性炭具有多孔结构。
[6]、根据上述[5]所述的成型活性炭，其中，所述成型活性炭至少具有以下一个特征：
所述成型活性炭的比表面积为300-500m2/g；
所述成型活性炭的碘吸附值为550-700mg/g；
所述成型活性炭的微孔率为50-70％；
所述成型活性炭的甲烷饱和吸附率为5-10％；
所述成型活性炭的甲烷饱和脱附率为60-100％；
所述成型活性炭的耐磨强度为95-99.6％；
所述成型活性炭的孔径为0.1-10nm；
所述成型活性炭的孔体积为0.01-1cm3/g。
[7]、一种根据上述[5]或[6]所述的成型活性炭的制备方法，其包括以下步骤：
将含炭基体、所述抗生素菌渣以及粘结组分混合后使其成型，得到成型体；
对所述成型体进行炭化，得到炭化产物；
对所述炭化产物进行活化，得到成型活性炭。
[8]、根据上述[7]所述的制备方法，其中，所述炭化包括以3-5℃/min的升温速率升温至400-600℃进行炭化，所述炭化的停留时间为0.5-2h。
[9]、根据上述[7]或8所述的制备方法，其中，所述活化包括以3-5℃/min的升温速率升温至700-900℃进行活化，所述活化的停留时间为0.5-2h。
[10]、一种吸附剂，其包括根据上述[5]或[6]所述的成型活性炭或者上述[7]-[9]任一项制备方法制备得到的成型活性炭。
发明的效果
本发明的活性炭组合物实现了抗生素菌渣的资源化利用，解决了抗生素菌渣的难处理且污染环境的问题。
进一步地，本发明的成型活性炭的微孔率高，耐磨强度高，吸附性能及脱附性能均优异。
进一步地，本发明还提供一种成型活性炭的制备方法，该制备方法工艺简单，原料易于获取，成本低廉，可以实现工业化的大量生产。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备成型活性炭的扫描电镜图。
图2为本发明的制备方法流程图。
图3为本发明实施例1所制备成型活性炭的等温吸附-脱附曲线图。
图4为本发明实施例1所制备成型活性炭的孔径分布图。
具体实施方式
以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。
本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
本说明书中，所述“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。
本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。
本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
<第一方面>
本发明的第一方面提供一种活性炭组合物，所述活性炭组合物包括：含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分；其中，
以所述活性炭组合物的总质量计，所述含炭基体的含量为15％-25％，优选16％-19％；所述抗生素菌渣的含量为48％-60％，优选49-53％；所述粘结组分的含量为25％-37％，优选27％-37％。
抗生素菌渣
本发明的活性炭组合的主要原料是抗生素菌渣，通过工业废料作为原材料，既达到了危险固体废弃物资源化利用的效果，又保护了环境，实现了工业化绿色环保生产。
以所述活性炭组合物的总质量计，所述抗生素菌渣的含量为48％-60％，优选49-53％；例如：50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％等。在本发明中，抗生素菌渣的含量为48％-60％时，其在活性炭组合物中的占比较高，能够在保证产品质量前提下，尽可能多的资源化利用抗生素菌渣。在一些具体的实施方案中，以质量计，90％以上的抗生素菌渣的粒径为200目-250目。
在本发明中，所述抗生素菌渣包括硫氰酸红霉素菌渣。硫氰酸红霉素菌渣来源于制备硫氰酸红霉素的工艺流程中。发酵液提取和菌丝提取两种制备硫氰酸红霉素的工艺流程中均会产生硫氰酸红霉素菌渣。硫氰酸红霉素菌渣一般产生于过滤阶段，发酵液提取和菌丝提取两种方式均会产生大量菌渣，通过絮凝、板框压滤再热风干燥，得到含水仅15％-20％的颗粒状固体，同样属于一种危险的固体废物。一般而言，硫氰酸红霉素菌渣在我国的产量巨大且极具污染性，其主要成分为：5-8％的固定碳、15-25％的灰分、65-80％的挥发组分。
含炭基体
本发明的含炭基体的来源没有特别的限定，可以包括各种的能够制备活性炭的已知的来源。例如：含炭基体可以是煤、兰炭、石墨、木质材料或者各种果实的果壳等。
对于煤，可以是褐煤、废粉煤、烟煤和无烟煤等。对于石墨，可以是微晶石墨等。对于木质材料可以为各种树木的树干或树根。对于果壳，可以为各种含有木质素纤维的果壳，例如椰壳等。
在本发明中，以所述活性炭组合物的总质量计，所述含炭基体的含量为15％-25％，优选16％-19％；例如：16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％等。当所述含炭基体的含量为15％-25％时，能够制备得到性能优异的成型活性炭。
在一些具体的实施方案中，以质量计，90％以上的含炭基体的粒径为200目-250目。当90％以上的含炭基体的粒径为200目-250目时，有利于获得本申请的成型活性炭。
粘结组分
本发明通过利用粘结组分使含炭基体与抗生素菌渣相粘合。粘结组分一方面可以增加混料过程中炭泥的可塑性，更有利于原料混合搅拌均匀；另一方面还可以提高活性炭的耐磨强度；另外，还可以利用粘结组分的高温分解特性来对成型活性炭造孔。
在本发明中，以所述活性炭组合物的总质量计，所述粘结组分的含量为25％-37％，优选27％-37％；例如：26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％等。当粘结组分的含量为25％-37％时，制备得到的成型活性炭的耐磨强度高，且吸附性强。
在一些具体的实施方案中，所述粘结组分包括纤维素类、淀粉类、环氧树脂类、酚醛树脂类、糊精类、沥青类、焦油类等中的一种或两种以上的组合。
在一些具体的实施方案中，所述粘结组分包括淀粉类、环氧树脂类、焦油类、纤维素类、糊精类中的一种或两种以上的组合；优选地，以所述活性炭组合物的总质量计，所述淀粉类的含量为4.5％-7％，例如：4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％等；所述环氧树脂类的含量为3.5％-6％，例如：4％、4.5％、5％、5.5％等；所述焦油类的含量为12％-14％，例如：12.5％、13％、13.5％、14％等；所述纤维素类的含量为3.5％-6％，例如：4％、4.5％、5％、5.5％等；所述糊精类的含量为1.5％-4％，例如：2％、2.5％、3％、3.5％等。当粘结组分的各组分含量在上述范围内时，能够保证活性炭的耐磨强度为95％以上，同时在一定程度上减少了焦油类粘结组分的使用，降低了尾气中硫化物排放量。对于纤维素类有机粘结组分，其可以是甲基纤维素、羧甲基纤维素或其盐(例如：羧甲基纤维素钠)、羟丙基甲基纤维素或其盐(例如：羟丙基甲基纤维素钠)、羟乙基甲基纤维素或其盐(例如：羟乙基甲基纤维素钠)等中的一种或两种以上的组合。
对于淀粉类粘结组分，可以是淀粉或其衍生物粘结组分，例如：淀粉、支链淀粉等。
对于环氧树脂类粘结组分，可以是环氧树脂或其衍生物粘结组分，例如：环氧树脂、双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、羟甲基双酚A环氧树脂、溴化双酚A环氧树脂等中的一种或两种以上的组合。
对于酚醛树脂类粘结组分，其可以是酚醛树脂粘结组分或改性酚醛树脂粘结组分，例如：酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、尿素改性酚醛树脂、木质素改性酚醛树脂、间苯二酚(resorcinol)改性酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂等中的一种或两种以上的组合。
对于糊精类粘结组分，其可以是黄糊精、麦芽糊精、玉米糊精等。
对于沥青类粘结组分，其可以是石油沥青、煤沥青等。
对于焦油类粘结组分，其可以是焦油，本文所述焦油一般指的是煤焦油等。
<第二方面>
如图1所示，本发明的第二方面提供一种成型活性炭，其通过使用本发明第一方面所述的活性炭组合物制备得到，所述活性炭具有多孔结构。本发明的成型活性炭的比表面积大，微孔率高，耐磨强度高，吸附性能及脱附性能均优异。
进一步，在本发明中，所述成型活性炭的碘吸附值可以为550-700mg/g，例如580mg/g、600mg/g、620mg/g、650mg/g、680mg/g等；所述成型活性炭的微孔率可以为50-70％，例如：52％、55％、58％、60％、62％、65％等；所述成型活性炭的甲烷饱和吸附率可以为5-10％，例如：6％、7％、8％、9％等；所述成型活性炭的甲烷饱和脱附率可以为60-100％，例如：65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％等；所述成型活性炭的耐磨强度可以为95-99.6％，例如：96％、97％、98％、99％等。
采用物理吸附仪(麦奇克拜尔，日本)对所述成型活性炭进行孔径以及孔体积测试，并按照BET理论计算比表面积及孔体积。其中，所述成型活性炭的孔径可以为0.1-10nm，优选为1-5nm，例如：2.6249-3.5024nm、2.6461-4.6170nm等；所述成型活性炭的孔体积为0.01-1cm3/g，优选为0.1-0.5cm3/g，例如：0.1382-0.3352cm3/g等。所述成型活性炭的比表面积可以为300-500m2/g，例如：320-480m2/g、350-450m2/g、380-420m2/g等。
<第三方面>
如图2所示，本发明的第三方面提供一种根据本发明第二方面所述的成型活性炭的制备方法，其包括以下步骤：
将含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分混合后使其成型，得到成型体；
对所述成型体进行炭化，得到炭化产物；
对所述炭化产物进行活化，得到成型活性炭。
为了获得粒径合适的抗生素菌渣和/或含炭基体，可以将抗生素菌渣和/或含炭基体进行粉碎处理，对于粉碎的方式，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的粉碎方式，例如：研磨等。在本发明中，抗生素菌渣和/或含炭基体的粒径可以是90％以上的含炭基体的粒径为200目-250目，例如：210目、220目、230目、240目等。
进一步，将含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分混合后使其成型，得到成型体。对于成型的方式，本发明不作特别限定，可以根据需要进行选择。例如：在模具中进行挤压成型，或者使用和造粒机进行造粒成型。对于挤压成型后的成型体的形状，本发明也不作特别限定，例如：可以是条状、柱状、片状、块状等常规成型体。当使用造粒机进行造粒时，可以使用平磨碾压造粒机，并在8-12MPa条件下，例如：9MPa、10MPa、11MPa等条件下制成成型体。
进一步，对所述成型体进行炭化，得到炭化产物；对于炭化处理的一些条件，本发明没有特别的限定，例如可以在真空状态、惰性气体保护或空气条件下进行，所述惰性气体可以为氮气等。在本发明一些优选的实施方案中，所述炭化处理是在炭化炉中进行。
具体地，所述炭化包括以3-5℃/min的升温速率升温至400-600℃进行炭化，所述炭化的停留时间为0.5-2h。具体地，所述炭化的升温速率可以是3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min等；炭化的温度为420℃、450℃、480℃、500℃、520℃、550℃、580℃等，炭化的停留时间为0.7h、1h、1.2h、1.5h、1.8h等。
炭化完成后，对炭化产物进行活化，得到成型活性炭。对于活化处理的一些条件，本发明没有特别的限定，例如可以在真空状态、惰性气体保护或空气条件下进行，所述惰性气体可以为氮气等。在本发明一些优选的实施方案中，所述活化处理是在炭化炉中进行。
具体地，所述活化包括以3-5℃/min的升温速率升温至700-900℃进行活化，所述活化的停留时间为0.5-2h。具体地，所述活化的升温速率可以是3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min等；活化的温度为720℃、750℃、780℃、800℃、820℃、850℃、880℃等，炭化的停留时间为0.7h、1h、1.2h、1.5h、1.8h等。
本发明中对于上述活化处理得到的成型活性炭进行后处理以得到最终的成型活性炭产品。对于后处理的方式，没有特别的限定，可以使用本领域通常的后处理方法，包括清洗、干燥、分级以及包装等。
所述清洗，可以使用水和/或低沸点的烃类、醇类、醚类、酮类等有机溶剂进行，优选的使用水进行清洗。所述干燥可以在加热和/或减压的条件下进行以得到干燥的产品。
<第四方面>
本发明的第四方面提供一种吸附剂，其包括根据本发明第二方面所述的成型活性炭或者根据本发明第三方面所述方法得到的成型活性炭。
所述吸附剂还可以包括本领域其它各种已知的吸附剂，例如其他的活性炭、分子筛、硅藻土等。本发明优选的实施方案中，所述吸附剂包括至少60质量％以上的本发明所述的成型活性炭，优选为80质量％以上，进一步优选为90质量％以上，以吸附剂的总质量计。
进一步地，本发明还提供一种根据本发明第二方面所述的成型活性炭或者根据本发明第三方面所述方法得到的成型活性炭用于制备气体吸附剂、空气净化剂、液体净化剂的用途。
实施例
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
实施例中，硫氰酸红霉素菌渣包含有6.93％的固定碳、20.79％的灰分、72.28％的挥发组分。
本发明实施例1和实施例2的性能检测的方法如下：
1、孔径、比表面积、孔体积：采用物理吸附仪(麦奇克拜尔，日本)对所述成型活性炭进行孔径、孔体积测试，并按照BET理论计算比表面积。
2、碘吸附值：GB/T 7702.7
3、耐磨强度：GB/T 7702.3
4、微孔率：GB/T 7702.20
5、甲烷饱和吸附率、甲烷饱和脱附率：GB/T 7702.19
实施例1
取废粉炭0.96kg机械混合均匀，然后用制样机粉碎，制成220目(通过95％颗粒)的均匀组分A1。
取3kg硫氰酸红霉素菌渣，并将硫氰酸红霉素菌渣破碎至粒径为200目的粉末，得到菌渣预处理组分B1。
取支链淀粉0.3kg、环氧树脂0.24kg、焦油0.72kg、羧甲基纤维素0.48kg、黄糊精0.12kg等组分进行混合，得到粘结组分C1。
将上述制备的混合均匀料A1、菌渣预处理组分B1和粘结组分C1混合均匀，进行捏合，然后放入条件为8MPa下平模碾压造粒机下进行造粒，得到成型体。
将成型体放入室温下的炭化炉中进行炭化和活化，在隔绝空气的条件下(通入氮气)以3℃/min的升温速率下由室温升高到500℃，当温度升高到500℃后维持该温度1h，完成炭化后，再以5℃/min的升温速率下将温度升高到800℃后维持该温度1h，由此即可得到VOCs柱状炭。
对生产的成型活性炭进行检测得到：如图4所示，成型活性炭的孔径为2.6249-3.5024nm，孔体积为0.2307cm3/g。图3为实施例1的成型活性炭的等温吸附-脱附曲线图。经BET计算得出，其比表面积为383m2/g。
进一步地，本实施例的成型活性炭的碘吸附值为611mg/g，耐磨强度99.6％，微孔率为54.9％，甲烷饱和吸附率6.2％，甲烷饱和脱附率91％。
实施例2
取无烟煤1.7kg机械混合均匀，然后用制样机粉碎，制成250目(通过95％颗粒)的均匀组分A2。
取5.3kg硫氰酸红霉素菌渣，并将硫氰酸红霉素菌渣破碎至粒径为250目(通过95％颗粒)的粉末，得到菌渣预处理组分B2。
取支链淀粉0.7kg、环氧树脂0.6kg、焦油1.4kg、羧甲基纤维素0.6kg、黄糊精0.4kg等组分进行混合，得到粘结组分C2。
将上述制备的混合均匀料A2、菌渣预处理组分B2和粘结组分C2混合均匀，进行捏合，然后放入条件为12MPa下平模碾压造粒机下进行造粒，得到成型体。
将成型体放入室温下的炭化炉中进行炭化和活化，在隔绝空气的条件下(通入氮气)以5℃/min的升温速率下由室温升高到500℃，当温度升高到500℃后维持该温度2h，完成炭化后，再以5℃/min的升温速率下将温度升高到800℃后维持该温度2h，由此即可得到VOCs柱状炭。
对生产的成型活性炭进行检测得到：成型活性炭的孔径为2.6461-4.6170nm，比表面积为338m2/g，孔体积为0.1382cm3/g。
进一步地，本实施例的成型活性炭的碘吸附值为632mg/g，耐磨强度98.5％，微孔率为55.1％，甲烷饱和吸附率6.5％，甲烷饱和脱附率89％。
需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种活性炭组合物，其特征在于，所述活性炭组合物包括：含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分；其中，
以所述活性炭组合物的总质量计，所述含炭基体的含量为15％-25％，优选16％-19％；所述抗生素菌渣的含量为48％-60％，优选49-53％；所述粘结组分的含量为25％-37％，优选27％-37％。
2.根据权利要求1所述的活性炭组合物，其特征在于，以质量计，90％以上的含炭基体和/或抗生素菌渣的粒径为200目-250目。
3.根据权利要求1或2所述的活性炭组合物，其特征在于，所述抗生素菌渣包括硫氰酸红霉素菌渣；所述粘结组分包括纤维素类、淀粉类、环氧树脂类、酚醛树脂类、糊精类、沥青类、焦油类中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求3所述的活性炭组合物，其特征在于，所述粘结组分包括淀粉类、环氧树脂类、焦油类、纤维素类、糊精类中的一种或两种以上的组合；优选地，以所述活性炭组合物的总质量计，所述淀粉类的含量为4.5％-7％；所述环氧树脂类的含量为3.5％-6％，所述焦油类的含量为12％-14％，所述纤维素类的含量为3.5％-6％，所述糊精类的含量为1.5％-4％。
5.一种成型活性炭，其特征在于，其通过使用权利要求1-4任一项所述的活性炭组合物制备得到，所述活性炭具有多孔结构。
6.根据权利要求5所述的成型活性炭，其特征在于，所述成型活性炭至少具有以下一个特征：
所述成型活性炭的比表面积为300-500m2/g；
所述成型活性炭的碘吸附值为550-700mg/g；
所述成型活性炭的微孔率为50-70％；
所述成型活性炭的甲烷饱和吸附率为5-10％；
所述成型活性炭的甲烷饱和脱附率为60-100％；
所述成型活性炭的耐磨强度为95-99.6％；
所述成型活性炭的孔径为0.1-10nm；
所述成型活性炭的孔体积为0.01-1cm3/g。
7.一种根据权利要求5或6所述的成型活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含炭基体、抗生素菌渣以及粘结组分混合后使其成型，得到成型体；
对所述成型体进行炭化，得到炭化产物；
对所述炭化产物进行活化，得到成型活性炭。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述炭化包括以3-5℃/min的升温速率升温至400-600℃进行炭化，所述炭化的停留时间为0.5-2h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述活化包括以3-5℃/min的升温速率升温至700-900℃进行活化，所述活化的停留时间为0.5-2h。
10.一种吸附剂，其特征在于，包括根据权利要求5或6所述的成型活性炭或者权利要求7-9任一项制备方法制备得到的成型活性炭。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116395689A (zh) * 2023-02-09 2023-07-07 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用
CN116395689B (zh) * 2023-02-09 2025-04-18 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101112985A (zh) * 2007-07-03 2008-01-30 四川大学 利用废弃食用菌渣制备活性炭的方法
CN102502630A (zh) * 2011-11-30 2012-06-20 河北科技大学 一种由青霉素或土霉素菌渣制备活性炭的方法
US20160032414A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Sweetwater Energy, Inc. Carbon purification of concentrated sugar streams derived from pretreated biomass
CN111362265A (zh) * 2020-02-15 2020-07-03 太原理工大学 一种利用菌丝固废资源和煤制备的VOCs吸附剂及其制备方法
CN112142050A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 上海应用技术大学 一种采用抗生素菌渣复合无烟煤制备活性焦的方法
CN113952929A (zh) * 2021-11-24 2022-01-21 清华大学 成型活性炭及其制备方法和用途

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101112985A (zh) * 2007-07-03 2008-01-30 四川大学 利用废弃食用菌渣制备活性炭的方法
CN102502630A (zh) * 2011-11-30 2012-06-20 河北科技大学 一种由青霉素或土霉素菌渣制备活性炭的方法
US20160032414A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-04 Sweetwater Energy, Inc. Carbon purification of concentrated sugar streams derived from pretreated biomass
CN111362265A (zh) * 2020-02-15 2020-07-03 太原理工大学 一种利用菌丝固废资源和煤制备的VOCs吸附剂及其制备方法
CN112142050A (zh) * 2020-09-29 2020-12-29 上海应用技术大学 一种采用抗生素菌渣复合无烟煤制备活性焦的方法
CN113952929A (zh) * 2021-11-24 2022-01-21 清华大学 成型活性炭及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张百良, 中国农业出版社 *
张等: "废弃菌棒的热解及其生物炭的活化", 《北京化工大学学报(自然科学版)》 *
梁燕等: "土霉素菌渣活性炭吸附处理低浓度含铬废水", 《科学技术与工程》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116395689A (zh) * 2023-02-09 2023-07-07 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用
CN116395689B (zh) * 2023-02-09 2025-04-18 山西顺福祥环保科技有限责任公司 一种利用制药厂危废资源制备的柱状活性炭及其制备方法和应用

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