本發(fā)明涉及碳分子篩的制作方法，尤其涉及一種用油茶殼制作碳分子篩的方法。
背景技術(shù)：
碳分子篩是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的一種新型吸附劑，是一種優(yōu)良的非極性碳素材料，制氮碳分子篩(carbonmolecularsieves，cms)用于分離空氣富集氮?dú)?，采用常溫低壓制氮工藝，比傳統(tǒng)的深冷高壓制氮工藝具有投資費(fèi)用少，產(chǎn)氮速度快、氮?dú)獬杀镜偷葍?yōu)點(diǎn)。因此，它是目前工程界首選的變壓吸附(簡(jiǎn)稱(chēng)p.s.a)空分富氮吸附劑，這種氮?dú)庠诨瘜W(xué)工業(yè)、石油天然氣工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、煤炭工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、電纜行業(yè)、金屬熱處理、運(yùn)輸及儲(chǔ)存等方面廣泛應(yīng)用。
碳分子篩是幾乎只含直徑為數(shù)埃的均勻微孔的一種新開(kāi)支活性碳。這種孔隙特性可以依據(jù)其孔隙大小和要吸附氣體的分子大小及形狀來(lái)賦與制氮碳分子篩選擇吸附性能。利用這種特征，制氮碳分子篩被廣泛用于各種氣體分離過(guò)程?？捎糜谥苽涮挤肿雍Y的原料非常廣泛，從天然產(chǎn)物到高分子聚合物都可以用來(lái)制造碳分子篩。其中最主要的三種是煤、木材、果殼。目前也有用椰殼作為原料制備碳分子篩的公開(kāi)，比如公開(kāi)號(hào)為“cn101010257a”的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種利用椰殼作為原料制備碳分子篩、且該碳分子篩用于氮?dú)夥蛛x的方法。但是，上述椰殼作為原料制備碳分子篩的方法較為粗糙、使用效果并不理想。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，具體方案如下：
一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃～100℃的條件下干燥2～5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05~0.1∶0.1~0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10～40mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到500℃～550℃后保持3～8h；
4）碳化處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行加熱、減壓和流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到850℃～860℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行降溫、加壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為2～3h；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降溫到室溫。
進(jìn)一步的，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃～100℃的條件下干燥2～5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05~0.1∶0.1~0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10～40mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥7h，制得半成品物料；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到530℃后保持5h；
4）碳化處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行加熱、減壓和流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到855℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為5h；
5）降溫保護(hù)，將旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行降溫、加壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為2.5h；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降溫到室溫。
進(jìn)一步的，所述的粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種。
進(jìn)一步的，所述的助劑為貝殼粉，所述貝殼粉為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的生產(chǎn)原料成本低，其工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，污染小，生產(chǎn)效率高；同時(shí)加入的助劑貝殼粉還有大量的碳酸鈣和少量的甲殼素，其在850℃～860℃碳化處理溫度下，貝殼粉中的碳酸鈣開(kāi)始分解氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w，加上在碳化處理前的預(yù)處理步驟，使得制成的碳分子篩的孔增多，并且孔徑更加均勻，細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對(duì)o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。同時(shí)，該溫度下的貝殼粉未完全分解，其含有的甲殼素等物質(zhì)能夠增加該碳分子篩吸附甲醛等氣體的吸附能力。本發(fā)明的碳化預(yù)處理～碳化處理～降溫保護(hù)的工藝設(shè)計(jì)，保證了碳分子篩孔徑均勻，并且有效避免了該分子篩出現(xiàn)內(nèi)部或表面出現(xiàn)裂痕現(xiàn)象。保證了該碳分子篩成品率。
具體實(shí)施方式
下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在100℃的條件下干燥2h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05∶0.1的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；所述的粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種；所述的助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到500℃后保持3～8h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到850℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為2h；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過(guò)檢測(cè)，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對(duì)o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。
實(shí)施例2
本實(shí)施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃條件下干燥5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.1∶0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為40mpa，成型后在120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；所述粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種；所述助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到550℃后保持3～8h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到860℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為3h；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過(guò)檢測(cè)，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對(duì)o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。
實(shí)施例3
本實(shí)施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在80℃條件下干燥4h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.07∶0.15的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為30mpa，成型后在80℃條件下干燥7h，制得半成品物料；所述粘結(jié)劑為等質(zhì)量的聚乙烯醇和羧甲基纖維素；所述的助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到530℃后保持5h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到855℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動(dòng)氮?dú)獗Ｗo(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮?dú)獗Ｗo(hù)；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為5h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個(gè)過(guò)程時(shí)間為2.5h；然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過(guò)檢測(cè)，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對(duì)o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。