專利名稱：一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，具體來說是通過采用空氣對含炭前驅(qū)體進行氧化的方法來提高含炭前驅(qū)體的親水性以最終提高所得活性炭的性能的方法。
背景技術(shù)：
超級活性炭的制備是活性炭領(lǐng)域研究的熱點。絕大部分研究工作是采用含炭前驅(qū)體如煤、石油焦、高分子樹脂、植物殼、農(nóng)作物秸稈以及一些其它的可炭化物直接與KOH反應(yīng)，而未考慮含炭前驅(qū)體自身的性能。在很多情況下，含炭前驅(qū)體或其碳化物自身是疏水性的，也即其極性較小，不易被KOH一類的強堿所潤濕，導(dǎo)致所得活性炭的比表面積較低或需要較大量的KOH才能得到較高的比表面積。
如果在與KOH反應(yīng)前對含炭前驅(qū)體材料的表面化學(xué)性能進行改善，促進其與KOH的相容性，也即使KOH與含炭前驅(qū)體能夠彼此相互充分接觸并潤濕的話，可望制得比表面積更高的活性炭，同時也可減少對KOH的用量，從而降低反應(yīng)的成本。王大春等人(王大春，童仕唐，張海祿，范明霞，高硫煤基高比表面積活性炭的制備，環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2005年28卷1期，30-31)以高硫煤為原料，先采用KNO3進行預(yù)氧化、炭化處理，然后以KOH為活化劑制備活性炭，目的是采用KNO3作為催化劑，使得催化劑在與煤的混合過程中大部分滲透到煤的毛細孔內(nèi)部，小部分吸附到煤粒的表面，使物料在炭化過程中，催化劑中的硝酸鹽分解放出氧氣，將煤分子上的烷基側(cè)鏈氧化，在煤的大分子上形成含氧官能團，最終提高活性炭的性能，但該方法的成本較高。解強(解強.炭化過程控制及煤基活性炭制備的研究。中國礦業(yè)大學(xué)博士論文，1996.42，49)則采用空氣對煤進行低溫(150～270℃)氧化，但是他們針對的是常規(guī)活性炭的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過采用氣相氧化的方法來強化含炭前驅(qū)體表面對KOH的親和性，從而在略微減少KOH用量的同時制得高比表面積的活性炭。本發(fā)明的特點就在于，經(jīng)過氧化處理的含炭前驅(qū)體與KOH的接觸較好，致使活化后所得活性炭的比表面積高于不經(jīng)氧化處理的活性炭。
本發(fā)明的實施過程如下將10-150目的含炭前驅(qū)體放入旋轉(zhuǎn)管式爐中，在氧化性氣氛中于200-450℃下氧化0.5-4h。該氧化料再與為其重量2-4倍的KOH相混合，在惰性氣氛中于450℃下預(yù)處理1h，再升溫到800-900℃活化0.5-2h，之后降到室溫，然后對活化料進行水洗干燥即得超級活性炭。
如上所述，本發(fā)明的含炭前驅(qū)體為煤、石油焦、高分子樹脂、植物殼、農(nóng)作物秸稈以及一些其它的可炭化物。
如上所述，氧化性氣氛為空氣和添加了氧氣的空氣。
如上所述，對添加了氧氣的空氣來說，二者的比例為5-30％(體積比)。
本發(fā)明的優(yōu)點就在于，經(jīng)過氧化處理的含炭前驅(qū)體于KOH的接觸較好，致使活化后所得活性炭的比表面積高于不經(jīng)氧化處理的活性炭。
具體實施例實施例110-30目的煤粉在450℃下用空氣氧化1h后，所得物料與其重量為3倍的KOH相混合后，在800℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為3050m2/g。
對比例110-30目的煤粉與其重量為3倍的KOH相混合后，在800℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為2820m2/g。
實施例250-100目的石油焦在200℃下用添加了10％氧氣的空氣氧化4h，所得物料與其重量為4倍的KOH相混合后，在850℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為3100m2/g。
對比例250-100目的石油焦與其重量為4倍的KOH相混合后，在850℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為2950m2/g。
實施例380-150目的椰殼炭化料在300℃下用空氣氧化3h，所得物料與其重量為1倍的KOH相混合后，在900℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為2600m2/g。
對比例380-150目的椰殼炭化料與其重量為1倍的KOH相混合后，在900℃下活化1h，制得的活性炭的比表面積為2300m2/g。
實施例4酚醛樹脂的炭化料在250℃下用添加了20％氧氣的空氣氧化1h，所得物料與其重量為3倍的KOH相混合后，在850℃下活化2h，制得的活性炭的比表面積為2960m2/g。
對比例4酚醛樹脂的炭化料與其重量為3倍的KOH相混合后，在850℃下活化2h，制得的活性炭的比表面積為2680m2/g。
實施例510-60目的其它炭化料如橡膠輪胎的炭化物在350℃下用添加了30％氧氣的空氣氧化0.5h，所得物料與其重量為3倍的KOH相混合后，在800℃下活化1.5h，制得的活性炭的比表面積為2840m2/g。
對比例510-60目的其它炭化料如橡膠輪胎的炭化物與其重量為3倍的KOH相混合后，在800℃下活化1.5h，制得的活性炭的比表面積為2660m2/g。
權(quán)利要求
1一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，其特征是將10-150目的含炭前驅(qū)體放入旋轉(zhuǎn)管式爐中，在氧化性氣氛中于200-450℃下氧化0.5-4h，氧化后的含炭前驅(qū)體再與為其重量2-4倍的KOH相混合，在惰性氣氛中于450℃下預(yù)處理1h，再升溫到800-900℃活化0.5-2h，之后降到室溫，然后對活化料進行水洗干燥即得超級活性炭。
2如權(quán)利要求1所述的一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，其特征是所述的含炭前驅(qū)體為煤、石油焦、高分子樹脂、植物殼、農(nóng)作物秸稈或其它可炭化物。
3如權(quán)利要求1所述的一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，其特征是氧化性氣氛為空氣或添加了氧氣的空氣。
4如權(quán)利要求3所述的一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，其特征是添加了氧氣的空氣中，氧氣與空氣的體積比為5-30％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改善活性炭前驅(qū)體親水性的方法，具體來說是通過采用空氣對含炭前驅(qū)體進行氧化的方法來提高含炭前驅(qū)體的親水性以最終提高所得活性炭的性能的方法。通過在200－450℃下通入空氣或添加了氧氣的空氣對含炭前驅(qū)體或其炭化料進行氧化的方法，可增加含炭前驅(qū)體或其炭化料表面的含氧官能團，從而促進KOH在其表面的潤濕性，最終提高所得活性炭的比表面積。該方法簡單易行，操作方便，成本較低，是一種可有效提高活性炭比表面積的方法。
文檔編號C01B31/12GK101058419SQ20071002232
公開日2007年10月24日 申請日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月14日
發(fā)明者李永昕, 薛冰, 郭玉華 申請人:江蘇工業(yè)學(xué)院