一種瀝青基中孔球狀活性炭及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于活性吸附材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種瀝青基中孔球狀活性炭及其制備方法。本發(fā)明主要解決了現(xiàn)有球狀活性炭存在制備方法復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、能耗高和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的技術(shù)問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種瀝青基中孔球狀活性炭及其制備方法，其中：所述活性炭的直徑為0.1-0.6mm，強度為90-95％，比表面積為600-1500m2/g,灰分<1000ppm,中孔率為50-85％，平均孔徑為2-3.5nm；本發(fā)明具有制備方法簡單、生產(chǎn)效率高、能耗低和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點。
【專利說明】一種瀝青基中孔球狀活性炭及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活性吸附材料及其制備方法【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種浙青基中孔球狀活性炭及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]球狀活性炭是上世紀(jì)70年代后期由日本、美國、德國和前蘇聯(lián)等工業(yè)發(fā)達國家研制開發(fā)成功的一種高性能活性炭，具有球形度好、裝填密度高、流動性佳、吸附容量大、吸脫附速率快等優(yōu)良特性，目前在國外已經(jīng)進入工業(yè)化階段并在血液凈化、催化劑載體、有機溶劑回收、貴金屬回收、色譜填充柱等領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。其制備工藝主要包括:成球、固化、炭化活化。目前，根據(jù)原料的不同，主要分為浙青系球狀活性炭和樹脂系球狀活性炭。其中浙青系因原料易得而受到大家青睞，但制備工藝復(fù)雜；樹脂系球狀活性炭雖然存在易工業(yè)化、成本低廉等優(yōu)勢，但仍然存在制備方法復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、能耗高和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有球狀活性炭存在制備方法復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、能耗高和產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的技術(shù)問題，提供一種浙青基中孔球狀活性炭及其制備方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種浙青基中孔球狀活性炭，其中:所述活性炭的直徑為0.1-0.6mm，強度為90-95 %,比表面積為600-1500m2/g,灰分<100ppm,中孔率為50-85 %，平均孔徑為2-3.5nm。
[0006]所述的浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其中:包括以下步驟:
[0007]I)將酚醛樹脂和擴孔劑溶解于有機溶劑中，其中酚醛樹脂用量為有機溶劑重量的0.1-10%，擴孔劑用量為有機溶劑重量的0.05-5% ；
[0008]2)將軟化點為130-180°C、直徑為0.1-0.6mm的浙青球進行篩分；
[0009]3)將步驟2)篩分的浙青球置于常壓容器內(nèi)，用步驟I)配制的浸潰液浸潰l-30min,濾出浙青小球,然后將濾出的浙青小球在20_100°C的溫度下干燥5_100min ；
[0010]4)用酸度為10-30%的對甲苯磺酸、苯磺酰氯、石油磺酸、硫酸、鹽酸或磷酸中的一種或幾種以任意比組成的混合酸液將步驟3)制得的浙青球浸泡lO-lOOmin，濾除溶液，然后將浙青球置于干燥器內(nèi)，在20-100°C的溫度下干燥5-100min ；
[0011]5)將步驟4)制備的浙青球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作1-3次，控制浙青球的增重率為5% -20%，制得固化小球；
[0012]6)將步驟5)制得的固化小球在空氣氣氛或空氣與氧化促進氣體的混合氣氛中以0.5-50C /min的速度升溫至200-400°C，并在200-400°C的溫度下熱處理5-100min，制得不熔化浙青小球；
[0013]7)將步驟6)制得的不熔化浙青小球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作0-2次，控制不熔化浙青小球的增重率〈10% ；
[0014]8)將步驟7)制得的不熔化浙青小球置于活性氣氛中，在溫度為800-1100°C的溫度下進行炭化活化5-60min，即制得浙青基中孔球狀活性炭。
[0015]所述擴孔劑為無機鎳鹽、銀鹽、鈷鹽、鐵鹽、鎂鹽、鋅鹽、銨鹽，氫氧化鈉、氫氧化鉀或有機金屬絡(luò)合物中的一種或幾種以任意比組成的混合物；
[0016]所述有機溶劑為乙醇、甲醇、煤油、二甲基甲酰胺中的一種或幾種以任意比組成的混合物。
[0017]所述氧化促進氣體為氯化氫、二氧化氮、三氧化硫、氧氣、臭氧中的一種或幾種以任意比組成的混合氣體。
[0018]所述活性氣氛為水蒸氣氣氛、二氧化碳氣氛或水蒸氣與空氣以任意比組成的混合氣氛。
[0019]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]I)本發(fā)明采用熱固性樹脂補強的方式，規(guī)避了對高軟化點浙青球的需求，從而使軟化點較低的商品化浙青球具備了可行性，降低了成本；
[0021]2)采用樹脂包裹浙青球的方式，簡化了工序，使浙青基球狀活性炭的批量生產(chǎn)得以實現(xiàn)，提高了生產(chǎn)效率，降低了能耗；
[0022]3)本發(fā)明直接在浸潰劑中添加擴孔劑，在熱處理過程中形成炭包金屬氧化物結(jié)構(gòu)，有利于活化時空隙結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，同時，熱處理過程中熱固性樹脂本身具有較好的造孔性能，提聞了廣品品質(zhì)；
[0023]4)本發(fā)明孔結(jié)構(gòu)可調(diào)，通過更換擴孔劑，可以很方便的實現(xiàn)孔結(jié)構(gòu)控制。

【具體實施方式】
[0024]實施例1
[0025]本實施例中的一種浙青基中孔球狀活性炭，其中:所述活性炭的直徑為0.1-0.6mm，強度為 90-95%，比表面積為 600-1500m2/g,灰分〈lOOOppm,中孔率為 50-85%，平均孔徑為2-3.5nm。
[0026]本實施例中的浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其中:包括以下步驟:
[0027]I)將酚醛樹脂和鎳鹽溶解于乙醇中，其中酚醛樹脂用量為乙醇重量的0.1%，鎳鹽用量為乙醇重量的0.05% ;
[0028]2)將軟化點為130_180°C、直徑為0.1-0.6mm的浙青球進行篩分；
[0029]3)將步驟2)篩分的浙青球置于常壓容器內(nèi)，用步驟I)配制的浸潰液浸潰30min，濾出浙青小球，然后將濾出的浙青小球在100°c的溫度下干燥5min ；
[0030]4)用酸度為10%的對甲苯磺酸將步驟3)制得的浙青球浸泡lOOmin，濾除溶液，然后將浙青球置于干燥器內(nèi)，在20°C的溫度下干燥10min ；
[0031]5)將步驟4)制備的浙青球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作1-3次，控制浙青球的增重率為5% -20%，制得固化小球；
[0032]6)將步驟5)制得的固化小球在空氣氣氛中以0.5°C /min的速度升溫至200°C，并在200°C的溫度下熱處理lOOmin，制得不熔化浙青小球；
[0033]7)將步驟6)制得的不熔化浙青小球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作0_2次，控制不熔化浙青小球的增重率〈10% ；
[0034]8)將步驟7)制得的不熔化浙青小球置于水蒸氣氣氛中，在溫度為800°C的溫度下進行炭化活化60min，即制得浙青基中孔球狀活性炭。
[0035]實施例2
[0036]本實施例中的浙青基中孔球狀活性炭與實施例1中的浙青基中孔球狀活性炭相同。
[0037]本實施例中的浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其中:包括以下步驟:
[0038]I)將酚醛樹脂和鎳鹽溶解于乙醇中，其中酚醛樹脂用量為乙醇重量的10%，鎳鹽用量為乙醇重量的5% ；
[0039]2)將軟化點為130_180°C、直徑為0.1-0.6mm的浙青球進行篩分；
[0040]3)將步驟2)篩分的浙青球置于常壓容器內(nèi)，用步驟I)配制的浸潰液浸潰lmin，濾出浙青小球，然后將濾出的浙青小球在20°C的溫度下干燥10min ；
[0041]4)用酸度為30%的對甲苯磺酸將步驟3)制得的浙青球浸泡lOmin，濾除溶液，然后將浙青球置于干燥器內(nèi)，在100°c的溫度下干燥5min ；
[0042]5)將步驟4)制備的浙青球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作1_3次，控制浙青球的增重率為5% -20%，制得固化小球；
[0043]6)將步驟5)制得的固化小球在空氣氣氛中以5°C /min的速度升溫至400°C，并在400°C的溫度下熱處理5min，制得不熔化浙青小球；
[0044]7)將步驟6)制得的不熔化浙青小球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作0_2次，控制不熔化浙青小球的增重率〈10% ；
[0045]8)將步驟7)制得的不熔化浙青小球置于水蒸氣氣氛中，在溫度為1100°C的溫度下進行炭化活化5min，即制得浙青基中孔球狀活性炭。
[0046]實施例3
[0047]本實施例中的浙青基中孔球狀活性炭與實施例1中的浙青基中孔球狀活性炭相同。
[0048]本實施例中的浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其中:包括以下步驟:
[0049]I)將酚醛樹脂和鎳鹽溶解于乙醇中，其中酚醛樹脂用量為乙醇重量的5%，鎳鹽用量為乙醇重量的2.5% ;
[0050]2)將軟化點為130-180°C、直徑為0.1-0.6mm的浙青球進行篩分；
[0051]3)將步驟2)篩分的浙青球置于常壓容器內(nèi)，用步驟I)配制的浸潰液浸潰15min，濾出浙青小球，然后將濾出的浙青小球在60°C的溫度下干燥50min ；
[0052]4)用酸度為20%的對甲苯磺酸將步驟3)制得的浙青球浸泡60min，濾除溶液，然后將浙青球置于干燥器內(nèi)，在60°C的溫度下干燥50min ；
[0053]5)將步驟4)制備的浙青球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作1_3次，控制浙青球的增重率為5% -20%，制得固化小球；
[0054]6)將步驟5)制得的固化小球在空氣氣氛中以2.5°C /min的速度升溫至300°C，并在300°C的溫度下熱處理60min，制得不熔化浙青小球；
[0055]7)將步驟6)制得的不熔化浙青小球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作0_2次，控制不熔化浙青小球的增重率〈10% ；
[0056]8)將步驟7)制得的不熔化浙青小球置于水蒸氣氣氛中，在溫度為1000°C的溫度下進行炭化活化30min，即制得浙青基中孔球狀活性炭。
[0057]上述實施例中的鎳鹽還可以用鎳鹽、銀鹽、鈷鹽、鐵鹽、鎂鹽、鋅鹽、銨鹽，氫氧化鈉、氫氧化鉀或有機金屬絡(luò)合物中的一種或幾種以任意比組成的混合物代替。
[0058]上述實施例中的乙醇還可以用乙醇、甲醇、煤油、二甲基甲酰胺中的一種或幾種以任意比組成的混合物代替。
[0059]上述實施例中的對甲苯磺酸還可以用酸度為10-30%的對甲苯磺酸、苯磺酰氯、石油磺酸、硫酸、鹽酸或磷酸中的一種或幾種以任意比組成的的混合酸代替。
[0060]上述實施例中的空氣氣氛還可以用空氣與氧化促進氣體的混合氣氛代替，氧化促進氣體為氯化氫、二氧化氮、三氧化硫、氧氣、臭氧中的一種或幾種以任意比組成的混合氣體。
[0061 ] 上述實施例中的水蒸氣氣氛還可以用二氧化碳氣氛或水蒸氣與空氣以任意比組成的混合氣氛代替。
【權(quán)利要求】
1.一種浙青基中孔球狀活性炭，其特征在于:所述活性炭的直徑為0.1-0.6mm，強度為90-95%,比表面積為600-1500m2/g,灰分<100ppm,中孔率為50-85%，平均孔徑為2-3.5nm。
2.—種權(quán)利要求1所述的浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)將酚醛樹脂和擴孔劑溶解于有機溶劑中，其中酚醛樹脂用量為有機溶劑重量的0.1-10%，擴孔劑用量為有機溶劑重量的0.05-5% ； 2)將軟化點為130-180°C、直徑為0.1-0.6mm的浙青球進行篩分； 3)將步驟2)篩分的浙青球置于常壓容器內(nèi)，用步驟I)配制的浸潰液浸潰l_30min，濾出浙青小球，然后將濾出的浙青小球在20-100°C的溫度下干燥5-100min ； 4)用酸度為10-30%的對甲苯磺酸、苯磺酰氯、石油磺酸、硫酸、鹽酸或磷酸中的一種或幾種以任意比組成的的混合酸液將步驟3)制得的浙青球浸泡lO-lOOmin，濾除溶液，然后將浙青球置于干燥器內(nèi)，在20-100°C的溫度下干燥5-100min ； 5)將步驟4)制備的浙青球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作1-3次，控制浙青球的增重率為5% -20%，制得固化小球； 6)將步驟5)制得的固化小球在空氣氣氛或空氣與氧化促進氣體的混合氣氛中以0.5-50C /min的速度升溫至200-400°C，并在200-400°C的溫度下熱處理5-100min，制得不熔化浙青小球； 7)將步驟6)制得的不熔化浙青小球重復(fù)進行步驟3)和步驟4)的操作0-2次，控制不熔化浙青小球的增重率〈10% ； 8)將步驟7)制得的不熔化浙青小球置于活性氣氛中，在溫度為800-1100°C的溫度下進行炭化活化5-60min，即制得浙青基中孔球狀活性炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其特征在于:所述擴孔劑為無機鎳鹽、銀鹽、鈷鹽、鐵鹽、鎂鹽、鋅鹽、銨鹽，氫氧化鈉、氫氧化鉀或有機金屬絡(luò)合物中的一種或幾種以任意比組成的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其特征在于:所述有機溶劑為乙醇、甲醇、煤油、二甲基甲酰胺中的一種或幾種以任意比組成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其特征在于:所述氧化促進氣體為氯化氫、二氧化氮、三氧化硫、氧氣、臭氧中的一種或幾種以任意比組成的混合氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種浙青基中孔球狀活性炭的制備方法，其特征在于:所述活性氣氛為水蒸氣氣氛、二氧化碳氣氛或水蒸氣與空氣以任意比組成的混合氣氛。
【文檔編號】C01B31/10GK104261406SQ201410500044
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】伍孝, 李于, 鮑烈華 申請人:四川創(chuàng)越炭材料有限公司