專利名稱：由石油焦制備高比表面積活性炭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種高效吸附劑——活性炭的制備方法，特別是一種以石油焦制備高比表面積活性炭的方法。
背景技術(shù)：
活性炭作為常用吸附劑，在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中必不可少。普通活性炭一般是以煤或各種木材或以植物果殼為原料來制備，煤由于雜質(zhì)灰分含量高，從而導(dǎo)致活性炭的雜質(zhì)灰分含量高、比表面積低及吸附效果不理想，不能滿足食品、醫(yī)藥、高級環(huán)保、軍事、化工等重要領(lǐng)域的需要；木屑、果殼、椰殼等則由于受本體性質(zhì)、產(chǎn)地資源等因素的影響限制了活性炭的發(fā)展，因而急需開發(fā)具有雜質(zhì)含量低、比表面積高、吸附性能優(yōu)良的高效吸附劑。超高比表面積活性炭因具有高的比表面積和豐富的的乳隙結(jié)構(gòu)，是一種優(yōu)質(zhì)高效吸附劑。有關(guān)起高比表面積活性炭的制備是近年來非?；钴S的研究課題。美國專利US5143889以中間相瀝青炭微球為原料，采用氫氧化鉀KOH為活化劑制得比表面積(BFT)在3000m2/g左右的超高比表面積活性炭，但由于中間相瀝青炭微球是通過煤焦油熱處理制得的，其回 收率僅為10％，因而使生產(chǎn)這種活性炭的成本大大提高。也有關(guān)于以石油焦為原料通過化學(xué)活化制取超高比表面積活性炭的報道，但都是直接與堿性固體進行固固混合，堿炭比高達10∶1，由于KOH價格昂貴(7000元/噸左右)，因此成本太高，且污染嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服上述之缺陷，從而提供一種以(優(yōu)質(zhì))石油焦制備高比表面積活性炭的方法。由該方法制得的活性炭雜質(zhì)灰分含量低，微孔豐富，吸附性能優(yōu)良且生產(chǎn)成本低，因此產(chǎn)品性能價格比高。
本發(fā)明以石油焦制備(超)高比表面積活性炭的方法是按如下步驟進行(1)將石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中進行脫氣處理，使之具有一定的初始孔隙的產(chǎn)物A。
(2)配制摩爾濃度為0.1N-1.0N的堿性介質(zhì)溶液，將產(chǎn)物A置入0.1N-1.0N的堿性介質(zhì)溶液中，添加一定量的助溶劑，使之混合均勻，在惰性氣氛下于600-1000℃下堿性活化處理(即造乳處理)0.5-4.0小時得產(chǎn)物B。
(3)將產(chǎn)物B(按常規(guī)方法進行)冷卻，洗滌，干燥，得到最終產(chǎn)品。
本發(fā)明的方法與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點1、以該石油焦為原料制備的活性炭，其BET比表面積為2000-3200m2/g，微孔豐富，比例高達50-90％。
2、由于該石油焦具有一定的初始孔隙，因此可與堿性介質(zhì)充分接觸(為固液混合)，從而大大降低了堿性介質(zhì)的消耗，降低了成本，減小了環(huán)境污染。
3、采用固液混合方式，既大大降低了堿性介質(zhì)的消耗，降低了成本，減小了污染，又使反應(yīng)均一，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
在具體實施時，本方法中使用的石油焦原料須具有一定的初始孔隙，以便與堿性介質(zhì)接觸充分，反應(yīng)均勻、完全。在具體實施時，所用石油焦的灰分≤0.20％，揮發(fā)分≤8.00％，水分≤0.20％，含碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。
所述的堿性介質(zhì)可以是氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH或兩者的混合物。所用助溶劑可以是乙醇。
本方法所用的活化法是炭素領(lǐng)域中常用的工藝方法，本方法所用的活化設(shè)備為轉(zhuǎn)爐，其升溫速度應(yīng)控制在5-20℃/min，使用溫度≤1000℃。
本方法中所述洗滌，是指先用稀鹽酸洗，再用水洗。
下面是本發(fā)明進行制備的幾種具體加工實例實施例1將原料石油焦(灰分0.18％，揮發(fā)分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)進行破碎，篩分至50-80目，置真空干燥器中進行脫氣處理。配制摩爾濃度為0.1N的氫氧化鉀(KOH)溶液。取50-80目的石油焦2.000g，浸入50ml已配好的0.1N摩爾濃度的氫氧化鉀(KOH)溶液中，滴加2滴乙醇(助溶劑)，混合均勻后干燥。在氨氣(N2)氣氛中進行炭化和活化處理(升溫速率為20℃/min，終溫為800℃，活化時間為2小時)，冷卻至室溫后取出活化產(chǎn)物，先后用稀鹽酸、水洗滌，以除去多余的堿性介質(zhì)及其產(chǎn)物，干燥后，可制得0.6500g超高比表面積活性炭，其BET比表面積為3152.76m2/g，微孔比表面積為2019.35m2/g，占BET比表面積的64.05％，活化收率為32.50％。
實施例2將原料石油焦(灰分0.18％，揮發(fā)分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)進行破碎，篩分至50-80目，經(jīng)脫氣處理。配制0.2N的KOH溶液。取50-80目的石油焦2.0000g，浸入50ml已配好的摩爾濃度為0.2N的堿性介質(zhì)氫氧化鉀(KOH)溶液中，滴加3滴乙醇，混合均勻后干燥。在氮N2氣氛中進行炭化和活化處理(升溫速率為20℃/min，終溫為800℃，活化時間為1小時)，冷卻至室溫后取出活化產(chǎn)物，先后用稀鹽酸、水洗滌，以除去多余的堿性介質(zhì)及其產(chǎn)物，干燥后，制得0.8900g超高比表面積活性炭，其BET比表面積為2823.12m2/g，微孔比表面積為1972.10m2/g，占BET比表面積的69.86％，活化收率為44.50％。
權(quán)利要求
1.一種由石油焦制備高比表面積活性炭的方法，其特征是按如下步驟進行(1)將石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中進行脫氣處理，以形成具有一定的初始孔隙的產(chǎn)物A。(2)配制堿性介質(zhì)溶液，摩爾濃度為0.1N-1.0N，將產(chǎn)物A置入0.1N-1.0N堿性介質(zhì)溶液中，添加助溶劑混合均勻，在惰性氣氛下于600-1000℃下堿性活化處理0.5-4.0小時得產(chǎn)物B。(3)將產(chǎn)物B冷卻、洗滌、干燥后得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述石油焦的灰分≤0.20％，揮發(fā)分≤8.00％，水分≤0.20％，合碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的堿性介質(zhì)可以是氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)，或兩者的混合物，所用的助溶劑可以是乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所用的活化設(shè)備為轉(zhuǎn)爐，其升溫速度為5-20℃/min，使用溫度≤1000℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是本方法中所述洗滌，是指先用稀鹽酸洗，再用水洗。
全文摘要
本發(fā)明是一種由石油焦制備高比表面積活性炭的方法。首先將石油焦粉碎至50－200目，得到具有一定初始孔隙的原料，然后將原料浸漬在堿性介質(zhì)溶液中，充分接觸，添加助溶劑，在惰性氣氛中將其活化，洗滌后即可得到超高比表面積活性炭。按上述方法所制備的超高比表面積活性炭雜質(zhì)含量低，比表面積高，微孔豐富，吸附性能優(yōu)良，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且消耗堿性介質(zhì)的量與現(xiàn)有技術(shù)相比大大減少，因此產(chǎn)品性能價格比高。
文檔編號C01B31/00GK1406866SQ01126708
公開日2003年4月2日 申請日期2001年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月6日
發(fā)明者張惠欣, 袁金令, 林國燕, 葉盛琳, 林建屏 申請人:張惠欣, 袁金令, 林國燕, 葉盛琳, 林建屏