一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領域，特別是一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭及其制備方法。
【背景技術】
[0002]球形活性炭因具有球形度良好、填充密度高、微粒脫落少以及吸脫附速度快等特點，已被廣泛應用于醫(yī)藥、環(huán)保和催化劑載體等相關領域。球形活性炭按原料不同主要分為三類:煤基球形活性炭、高分子樹脂基球形活性炭和瀝青基球形活性炭。其中，煤基球形活性炭的優(yōu)點是原料價格便宜，來源廣泛，但是煤基活性炭的灰分高，雜質多，機械強度低，從而限制了其應用和發(fā)展。以高分子樹脂基和瀝青為前驅體制備的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率尚以及孔徑分布易控制等優(yōu)點而備受關注。
[0003]由于分子結構上的差異，瀝青基球形活性炭和樹脂基球形活性炭的孔道結構與機械強度有所不同。瀝青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脫附速率快的特點，而高分子基球形活性炭則具有較大的比表面積和較高的機械強度。若制備出的球形活性炭兼具兩者的特點，則對其應用領域的拓展意義重大。因此，研制高效能瀝青、樹脂復合球形活性炭是一種既具有快速吸脫附性能又具有高機械強度的球形活性炭，是一種優(yōu)良的活性炭材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭及其制備方法。本發(fā)明利用乙烯基三乙氧基硅烷、納米碳溶膠、碳酸氫鈉等對椰殼進行改性，然后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層的同時增強、增韌，進一步增大了活性炭的比表面積。
[0005]為了實現本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2_3、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2_3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8_1、椰殼3-4 ;
本發(fā)明所述一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120-150分鐘，取出冷去后放入粉碎機中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球；
(5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯單體等為原料，添加致孔劑乙酸乙酯等成分，通過懸浮聚合的方法得到不同孔徑的聚合物微球，再將處理后的水溶性瀝青均勻地包覆在聚合物微球表面，再經炭化、活化后制成表面有黑色光澤、大小均勻且具有高比表面積的球形活性炭。
[0007]本發(fā)明利用乙烯基三乙氧基硅烷、納米碳溶膠、碳酸氫鈉等對椰殼進行改性，然后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層的同時增強、增韌，進一步增大了活性炭的比表面積。本發(fā)明原料來源廣泛，成球工藝創(chuàng)新且便于工業(yè)控制，制成的產品為球形，流動性好，可以在流動狀態(tài)下進行填充，提高了容器充裝效率，而且硬度大，容易再生，低粉塵，不易磨損，適合用于凈水設備、空氣過濾設備等。
具體實施方案
[0008]下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0009]—種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42、硬脂酸乙烯酯40、過氧化二叔丁酯2、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5、乙酸乙酯25、聚乙二醇單月桂酸酯1、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25、碳酸氫鈉1、磷酸二氫鈉1、納米碳溶膠2、乙烯基三乙氧基硅烷0.8、椰殼3 ;
本發(fā)明所述一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(1)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用；
(2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°c的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120分鐘，取出冷去后放入粉碎機中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球；
(5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0010]本發(fā)明產品為黑色帶有光澤的球狀顆粒，對其進行檢測，比表面積為1185m2/g，機械強度為6.05N。
【主權項】
1.一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2_3、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2_3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8-1、挪殼 3_4。2.根據權利要求1所述一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用； (3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120-150分鐘，取出冷去后放入粉碎機中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末； (4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球； (5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高比表面積的瀝青樹脂復合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2-3、雙酚A環(huán)氧基二（甲基）丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8-1、椰殼3-4；本發(fā)明原料來源廣泛，成球工藝創(chuàng)新且便于工業(yè)控制，制成的產品為球形，流動性好，可以在流動狀態(tài)下進行填充，提高了容器充裝效率，而且硬度大，容易再生，低粉塵，不易磨損，適合用于凈水設備、空氣過濾設備等。
【IPC分類】B01J20/28, B01J20/30, B01J20/26
【公開號】CN105013456
【申請?zhí)枴緾N201510389396
【發(fā)明人】沈向洋, 吳克, 余志敏, 蔣涌, 吳杰, 吳育兵, 樊云
【申請人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月6日