本發(fā)明屬于節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以廢舊酚醛泡沫為原料制備炭微球的方法。

背景技術(shù)：

近年來，酚醛硬質(zhì)泡沫制品迅速走紅并被廣泛應(yīng)用于外墻保溫等建筑行業(yè)，比如鋁箔面硬質(zhì)酚醛夾芯板自2011-2013年以來，其生產(chǎn)量分別為1273.46萬平方米、1452.52萬平方米、1742萬平方米，平均每年以15%的速度增長；外墻外保溫用酚醛泡沫板子2011-2013年生產(chǎn)量分別為1020萬平方米、1320萬平方米、1584萬平方米，平均每年以25%的速度增長，可見酚醛泡沫的用量大、范圍廣。然而我國建筑材料能耗高，能源浪費(fèi)嚴(yán)重，大量的廢舊酚醛泡沫材料被當(dāng)作垃圾廢棄或者焚燒填埋，沒有獲得較好較高效的處理。

在講求節(jié)能環(huán)保的今天，新型可降解有機(jī)碳材料的發(fā)展越來越受到重視，其作為家庭生活中常用的吸附劑，被廣泛地應(yīng)用于廚房衣柜等的除異味、并有效應(yīng)用于吸附除油煙等雜質(zhì)。活性炭擁有極其優(yōu)良的吸附效果，因此制備更高效的新型碳材料更是未來材料研究的重點(diǎn)。目前我們的研究表明，活性炭吸附能力的大小除了其本身的性質(zhì)，與其粒徑、孔徑、比表面積等參數(shù)有很大的關(guān)系。酚醛樹脂炭化由于其收率高、雜質(zhì)含量低、易于活化成孔，被廣泛應(yīng)用于活性炭微球的制備。而與粉末狀活性炭比，球狀活性炭具有堆密度低、流動(dòng)性好等特點(diǎn)。

因此，研究一種以廢舊酚醛泡沫為原料的新型碳材料顯得尤為必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決廢舊酚醛泡沫未得到高效處理的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種以廢舊酚醛泡沫為原料制備炭微球的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種以廢舊酚醛泡沫為原料制備炭微球的方法，包括以下步驟：

S1、酚醛樹脂微球的制備：

S1.1、取40-60g廢舊酚醛泡沫、200-400g水、0.4-0.6g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至90-100℃，攪拌下保溫反應(yīng)3-5h；

S1.3、降溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球；

S2、酚醛樹脂微球的炭化活化：

將S1制備的酚醛樹脂微球先炭化后活化，即得目標(biāo)產(chǎn)物炭微球。

本發(fā)明中的S2可按現(xiàn)有技術(shù)操作，但優(yōu)選其步驟為：

S2.1、取S1制備的酚醛樹脂微球，置于氮?dú)鈿夥諣t中；

S2.2、以2-4℃/min的升溫速率升溫至700-900℃，保溫1.5-2.5h，以2-4℃/min的降溫速率將氣氛爐冷卻至室溫，得到炭化微球；

S2.3、取炭化微球，放入管式爐中，通入二氧化碳；

S2.4、以2-4℃/min的升溫速率升溫至900-1200℃，活化20-40min，得到目標(biāo)產(chǎn)物炭微球。

酚醛泡沫制品常用于建筑、交通運(yùn)輸、石油化工等領(lǐng)域。比如建筑領(lǐng)域中，用于樓房建筑的保溫防火外層，不采暖地下室上部地板保溫、隔熱天花板、各類房屋吊頂及隔板、隔音板，中央空調(diào)風(fēng)管等方面；在交通領(lǐng)域中，用作船舶、火車、飛機(jī)等交通工具的絕熱材料；在石油化工領(lǐng)域中，用作石油化工的容器,設(shè)備和管道的保溫。本發(fā)明中，所述廢舊酚醛泡沫就是來自建筑、交通運(yùn)輸、石油化工等領(lǐng)域使用的酚醛泡沫材料。

本發(fā)明以廢舊酚醛泡沫為原料，由于廢舊酚醛泡沫本身為固體，相較于常規(guī)由甲醛、苯酚為原料制備酚醛樹脂微球，成球困難。本發(fā)明成球的關(guān)鍵在于選定合適的原料以及優(yōu)化各原料之間的配比。

有益效果：本發(fā)明以廢舊酚醛泡沫為原料制備的微球，具有良好的球形度與比表面積，對(duì)微小顆粒和有害氣體具有較好的吸附率。本發(fā)明在沒有降低炭微球應(yīng)有的比表面積及吸附率的同時(shí)保證了良好的球形，并且對(duì)廢舊酚醛泡沫提供了一種有效的利用方式，切合了目前講求低碳、節(jié)能減排的目標(biāo)，能夠改變傳統(tǒng)廢舊酚醛泡沫利用率不高、再生效果差的現(xiàn)狀。

附圖說明

圖1：實(shí)施例1所得炭微球的數(shù)碼照片。

圖2：實(shí)施例1所得炭微球的SEM圖。

圖3：實(shí)施例1所得炭微球表面微孔的SEM圖。

圖4：對(duì)照例1試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)碼照片。

圖5：對(duì)照例2試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)碼照片。

圖6：對(duì)照例3試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)碼照片。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。

本發(fā)明中所用試劑均為市售產(chǎn)品，分析純。

以下實(shí)施例及對(duì)照例中的廢舊酚醛泡沫選自用在樓房建筑外墻的保溫防火層。

實(shí)施例1

一種以廢舊酚醛泡沫為原料制備炭微球的方法，包括以下步驟：

S1、酚醛樹脂微球的制備：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入0.5g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球；

S2、酚醛樹脂微球的炭化活化：

S2.1、取150g S1制備的酚醛樹脂微球，放入石英坩堝并置于高溫氣氛爐中，通入氮?dú)猓?/p>

S2.2、以3℃/min的升溫速率升溫至800℃，保溫2h，以3℃/min的降溫速率將氣氛爐冷卻至室溫，得到炭化微球；

S2.3、取150g炭化微球裝入坩堝，放入管式爐，通入二氧化碳；

S2.4、以3℃/min的升溫速率升溫至1000℃，活化40min，得到目標(biāo)產(chǎn)物炭微球。

圖1是本實(shí)施例所得炭微球的數(shù)碼照片。

圖2是本實(shí)施例所得炭微球的SEM圖。

圖3是本實(shí)施例所得炭微球表面微孔的SEM圖。

由圖1-3可知：本實(shí)施例成球情況良好，基本無結(jié)塊情況，形貌較為規(guī)整；所得炭微球表面均布有微孔。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的不同之處在于：S2.4中活化溫度為1050℃。

其它同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1的不同之處在于：S2.4中活化溫度為1100℃。

其它同實(shí)施例1。

采用SSA-4300孔隙比表面積分析儀分別測(cè)定實(shí)施例1-3所得目標(biāo)產(chǎn)物炭微球的比表面積，同時(shí)根據(jù)國標(biāo)GB/T12496.10-1999分別對(duì)實(shí)施例1-3目標(biāo)產(chǎn)物炭微球進(jìn)行了亞甲基藍(lán)的吸附測(cè)定：先稱取一定量的炭微球，置入一定濃度的初始溶液中，吸附一定時(shí)間后，測(cè)得吸附率。

比表面積和吸附效果測(cè)試結(jié)果，見表1。

由表1可知：隨著活化溫度的升高，反應(yīng)速度加快，中孔和大孔慢慢增加，使得吸附率增大。

由于廢舊酚醛泡沫本身為固體，相較于常規(guī)由甲醛、苯酚為原料制備酚醛樹脂微球，成球十分困難，發(fā)明人也是歷經(jīng)多次失敗，才最終克服成球困難問題，確定出本發(fā)明的成球方案。以下列舉若干成球?qū)φ绽枰哉f明，但不是窮舉。

對(duì)照例1

與實(shí)施例1之 S1的不同之處在于，其步驟為：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入2g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，加入30g六次甲基四胺，之后，繼續(xù)在95℃持續(xù)機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球。

對(duì)照例2

與實(shí)施例1之 S1的不同之處在于，其步驟為：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入2g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，加入15g六次甲基四胺，之后，繼續(xù)在95℃持續(xù)機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球。

對(duì)照例3

與實(shí)施例1之 S1的不同之處在于，其步驟為：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入2g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球。

對(duì)照例4

與實(shí)施例1之 S1的不同之處在于，其步驟為：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入1.5g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球。

對(duì)照例5

與實(shí)施例1之 S1的不同之處在于，其步驟為：

S1.1、取50g廢舊酚醛泡沫，置于300g去離子水中，加入1g阿拉伯樹膠粉；

S1.2、加熱至95℃，機(jī)械攪拌下保溫反應(yīng)4h；

S1.3、降至室溫后，過濾、洗滌、干燥，得到酚醛樹脂微球。

實(shí)施例1及對(duì)照例1-5中對(duì)應(yīng)的S1步驟成球的現(xiàn)況統(tǒng)計(jì)如表2。

由表2結(jié)合圖1、圖4-6可知：采用對(duì)照例1-5的條件成球時(shí)，均有不同程度的固化情況，較難成球；而采用實(shí)施例1即本發(fā)明的條件時(shí)，成球情況良好，基本無結(jié)塊情況，形貌較為規(guī)整。