CN101700885B - 一种高比表面积活性炭的制备方法 - Google Patents
一种高比表面积活性炭的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101700885B CN101700885B CN2009102197047A CN200910219704A CN101700885B CN 101700885 B CN101700885 B CN 101700885B CN 2009102197047 A CN2009102197047 A CN 2009102197047A CN 200910219704 A CN200910219704 A CN 200910219704A CN 101700885 B CN101700885 B CN 101700885B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- surface area
- specific surface
- carbon
- koh
- high specific
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Substances [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 11
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 10
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 6
- 239000006253 pitch coke Substances 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 claims description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 claims description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract 1
- RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N anthracen-1-ylmethanolate Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C[O-])=CC=CC3=CC2=C1 RHZUVFJBSILHOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000003830 anthracite Substances 0.000 abstract 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 abstract 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 abstract 1
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 3
- CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M methylene blue Chemical compound [Cl-].C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 CXKWCBBOMKCUKX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高比表面积活性炭的制备方法。将石油焦、无烟煤等高碳原料粉碎至150μm以下,然后将高碳原料与KOH混合均匀,得到碱炭混合物,其中高碳原料与KOH的质量比为1∶1~5;碱炭混合物在活化气氛H2或H2与惰性气体的混合气体保护下,以2~15℃/min的升温速率加热至630-850℃,活化0.3-2小时,得到活化产物;活化产物在惰性气氛保护下冷却;在冷却至低于400℃至室温范围内,引入水蒸气与上述活化产物接触,至尾气中不再有H2存在;最后,活化产物经水洗至滤液呈中性后,在100-120℃之间干燥1-3小时,即得到高比表面积活性炭产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种由石油焦、沥青焦、无烟煤等高碳原料,通过碱化学活化法制备高比表面积活性炭的方法。
背景技术
高比表面积活性炭具有发达的微孔结构和大的吸附容量,因而在燃料气存储、气体分离、催化反应、超级电容器等方面具有巨大的应用潜力。目前,制备高比表面积活性炭的主要路线之一是由石油焦、沥青焦、无烟煤等高碳原料,以KOH为活化剂,通过化学活化法制备活性炭。例如,中国专利CN00104267.X以石油焦或沥青为原料,以KOH为活化剂,碱炭比(KOH/石油焦质量比)为4∶1时,制备了比表面积高达2308m2/g的活性炭;中国专利CN1304788A将KOH与石油焦按5∶1的比例混合,在高温下活化制备了比表面积超过3500m2/g的活性炭;美国专利US5143889以中间相沥青炭微球为原料,以KOH为活化剂制备了比表面积在3000-4600m2/g左右的活性炭。
上述已有方法在生产中采用的碱炭比较大,因而生产成本较高,可能带来较严重的环境污染问题。同时,活化过程中产生大量的钾单质,没有进行适当的转化处理,存在安全隐患。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的不足,提供一种由石油焦、沥青焦、无烟煤、煤的炭化物、坚果壳或核的炭化物、高分子有机物的炭化物等高碳原料制备高比表面积活性炭的方法。该方法可以在比现有技术较低的碱炭比的条件下获得高比表面积活性炭,并且操作安全,具有较低的生产成本和较高的环境效益。
本发明的原理是:在活化过程的反应体系中引入H2、或H2与惰性气体的混合物,增加高碳原料表面与KOH或其反应产物K2CO3、K2O发生活化反应的活性点的数量,如-CH-、-CH2-基团的数量,从而使碱活化剂得到更充分有效地利用;同时,促进K单质的生成及其对炭的插层反应,进一步强化了活化过程。利用活化过程的产物中存在的K与水蒸气或水反应生成KOH和H2,消除K的安全隐患。所生成的H2可再应用于活化过程。
本发明的技术方案是:一种高比表面积活性炭的制备方法,具体步骤如下:
将高碳原料粉碎至150μm以下,然后将高碳原料与KOH混合均匀,得到碱炭混合物,其中高碳原料与KOH的质量比为1∶1~5;碱炭混合物在活化气氛H2或H2与惰性气体的混合气体保护下,以2~15℃/min的升温速率加热至630-850℃,活化0.3-2小时,得到活化产物;活化产物在惰性气氛保护下冷却;在冷却至低于400℃至室温范围内,引入水蒸气与上述活化产物接触,至尾气中不再有H2存在;最后,活化产物经水洗至滤液呈中性后,在100-120℃之间干燥1-3小时,即得到高比表面积活性炭产品。
所述的高碳原料是石油焦、沥青焦、中间相炭微球、无烟煤、煤的炭化物、坚果壳或核的炭化物、高分子有机物的炭化物等。
所述的高碳原料与KOH的混合方式可以是固-固物理混合,也可以是固-固物理混合后加入相当于高碳原料0.1~5倍质量的水再进行混合,还可以是固-液浸渍混合,其中浸渍液是由KOH、水和乙醇按质量比1∶0.1~5∶0~0.5制得的混合溶液。
所述的活化气氛是H2或H2与惰性气体的混合气体,其中混合气体中H2的体积含量大于5%;
所述的引入的水蒸气是惰性气体N2或Ar通过20-80℃水后形成的被水蒸气饱和的混合气体,其中水蒸气的体积含量为3%-35%。
所述的水洗过程可以只用水洗,也可以是先1-5mol/L盐酸洗后水洗。
本发明的有益效果是:活化过程碱的利用率较高,在保证产品质量的前提下,减小了活化过程碱的用量,降低了生产成本,减少了环境污染。
具体实施方式
实施例1
取3g KOH,加入1.5ml水中溶解,随后与1g石油焦原料搅拌混合均匀,放入烘箱中,在105℃下干燥1h,然后装入反应器中,在N2气氛保护下(N2流速为140ml/min),以8℃/min的升温速率升至780℃进行活化,活化时间为1h。冷却至室温后,将N2切换为被50℃水饱和的N2和水蒸气的混合气体,N2流量不变,通入时间0.5h后,在尾气中没有检测到H2。取出活化产物,先用40ml浓度为1mol/L的盐酸进行洗涤,再用去离子水洗涤至滤液呈中性,干燥后得到活性炭产品。其收率为55.93%,比表面积为2800m2/g,碘值为2458mg/g,亚甲基蓝值为652mg/g。
实施例2
取2g KOH,加入1ml水中溶解,随后与1g石油焦原料搅拌混合均匀,放入烘箱中在105℃下干燥1h,然后装入反应器中,在N2气氛保护下(N2流速为140ml/min),以8℃/min的升温速率升至780℃进行活化,活化时间为1h。冷却至室温后,将N2切换为被50℃水饱和的N2和水蒸气的混合气体,N2流量不变,通入时间0.5h后,在尾气中没有检测到H2。取出活化产物,先用40ml浓度为1mol/L的盐酸进行洗涤,再用去离子水洗涤至滤液呈中性,干燥后得到活性炭产品。其收率为57.88%,比表面积为2165m2/g,碘值为2138mg/g,亚甲基蓝值为364.9mg/g。
实施例3
取2g KOH,加入1ml水中溶解,随后与1g石油焦原料搅拌混合均匀,放入烘箱中在105℃下干燥1h,然后装入反应器中,在N2和H2气氛保护下(N2流速为100ml/min,H2流速为40ml/min),以8℃/min的升温速率升至780℃进行活化,活化时间为1h。冷却至室温后,将N2切换为被50℃水饱和的N2和水蒸气的混合气体,N2流量不变,通入时间0.5h后,在尾气中没有检测到H2。取出活化产物,先用40ml浓度为1mol/L的盐酸进行洗涤,再用去离子水洗涤至滤液呈中性,干燥后得到活性炭产品。其收率为57.37%,比表面积为2872m2/g,碘值为2512mg/g,亚甲基蓝值为660mg/g。
Claims (5)
1.一种高比表面积活性炭的制备方法,其特征在于,该方法先将高碳原料粉碎至150μm以下,然后将高碳原料与KOH混合均匀,得到碱炭混合物,其中高碳原料与KOH的质量比为1∶2~5;碱炭混合物在活化气氛H2或H2与惰性气体的混合气体保护下,以2~15℃/min的升温速率加热至630-850℃,活化0.3-2小时,得到活化产物;活化产物在惰性气氛保护下冷却;在冷却至室温范围内,引入水蒸气与上述活化产物接触,至尾气中不再有H2存在;最后,活化产物经水洗至滤液呈中性后,在100-120℃之间干燥1-3小时,即得到高比表面积活性炭产品;
所述的引入水蒸气是惰性气体N2或Ar通过20-80℃水后形成的被水蒸气饱和的混合气体,其中水蒸气的体积含量为3%-35%。
2.根据权利要求1所述的一种高比表面积活性炭的制备方法,其特征是,所述的高碳原料是石油焦、沥青焦、中间相炭微球、无烟煤、煤的炭化物、坚果壳或核的炭化物、或高分子有机物的炭化物。
3.根据权利要求1所述的一种高比表面积活性炭的制备方法,其特征是,所述的高碳原料与KOH的混合方式是固-固物理混合,或者是固-固物理混合后加入相当于高碳原料0.1~5倍质量的水再进行混合,或者是固-液浸渍混合,其中浸渍液是由KOH、水和乙醇按质量比1∶0.1~5∶0~0.5制得的混合溶液。
4.根据权利要求1所述的一种高比表面积活性炭的制备方法,其特征是,所述的活化气氛是H2或H2与惰性气体N2或Ar的混合气体,混合气体中H2的体积含量大于5%。
5.根据权利要求1所述的一种高比表面积活性炭的制备方法,其特征是,所述的水洗过程先用1-5mol/L盐酸洗后再水洗。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009102197047A CN101700885B (zh) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | 一种高比表面积活性炭的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009102197047A CN101700885B (zh) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | 一种高比表面积活性炭的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101700885A CN101700885A (zh) | 2010-05-05 |
CN101700885B true CN101700885B (zh) | 2012-01-18 |
Family
ID=42155818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009102197047A Expired - Fee Related CN101700885B (zh) | 2009-11-04 | 2009-11-04 | 一种高比表面积活性炭的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101700885B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104098078A (zh) * | 2013-04-07 | 2014-10-15 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器 |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102153162B (zh) * | 2011-04-29 | 2013-10-09 | 南京大学 | Koh活化的活性炭在吸附去除水体中抗生素类药物方面的应用 |
CN102295283A (zh) * | 2011-06-13 | 2011-12-28 | 福建省龙岩龙能粉煤灰综合利用有限公司 | 一种碱活化制备高比表面活性炭的方法 |
CN102614854A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-08-01 | 复旦大学 | 一种除磷载铁活性炭吸附剂的制备方法 |
CN102963891B (zh) * | 2012-11-14 | 2014-10-08 | 湖北华强科技有限责任公司 | 一种低灰分超高比表面积活性炭及其制备方法 |
CN103496698B (zh) * | 2013-10-14 | 2016-03-23 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 自生压活化制备高比表面积活性炭的方法 |
CN103771414A (zh) * | 2014-01-13 | 2014-05-07 | 大连大学 | 一种快速活化制备高比表面积活性炭的方法 |
CN104150479B (zh) * | 2014-07-17 | 2017-04-12 | 大连理工大学 | 一种掺杂高比表面积活性炭的制备方法 |
CN104835651B (zh) * | 2015-03-13 | 2018-07-27 | 宁波中车新能源科技有限公司 | 一种高耐用活性炭及采用其的超级电容器的制备方法 |
KR101689479B1 (ko) * | 2015-10-15 | 2016-12-23 | 지에스에너지 주식회사 | 전기이중층 커패시터 전극용 활성탄 및 이의 제조방법 |
CN106044769B (zh) * | 2016-05-31 | 2018-10-12 | 神华集团有限责任公司 | 一种高比表面积的煤基压块活性炭的制备方法 |
CN106115697B (zh) * | 2016-06-27 | 2019-03-01 | 西安交通大学 | 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法 |
CN107051391A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-08-18 | 安徽天顺环保设备股份有限公司 | 一种载溴富硫活性炭烟气脱汞吸附剂及制备方法 |
CN108654588A (zh) * | 2017-08-05 | 2018-10-16 | 宁波大学 | 化学物理活化制备用于降解甲基橙的多孔碳基二氧化钛光催化剂的方法 |
CN108014750A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-11 | 神华集团有限责任公司 | 一种煤基脱硫用活性炭的制备方法 |
CN109179376A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 扬州大学 | 乳胶海绵制备多孔碳纳米材料的方法 |
CN109502586A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-03-22 | 淮安弘瑞炭业科技有限公司 | 一种原生炭的加工工艺 |
CN109809385A (zh) * | 2019-01-25 | 2019-05-28 | 安徽益佳通电池有限公司 | 一种高比容量的锂离子电池负极材料及其制备方法 |
CN110255558A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-09-20 | 榆林学院 | 一种利用物理化学活化法制备活性炭的方法 |
CN111019705B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-08-03 | 青岛大学 | 一种重油悬浮床加氢尾油的高值化利用工艺 |
CN111014249B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-09-21 | 青岛大学 | 一种二维过渡金属硫族化合物-碳复合材料的制备方法 |
CN113120902B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-11-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种活性炭的制备方法 |
-
2009
- 2009-11-04 CN CN2009102197047A patent/CN101700885B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104098078A (zh) * | 2013-04-07 | 2014-10-15 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 活化中间相炭微球、其制备方法及超级电容器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101700885A (zh) | 2010-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101700885B (zh) | 一种高比表面积活性炭的制备方法 | |
Shen et al. | Recent advances in mechanochemical production of chemicals and carbon materials from sustainable biomass resources | |
CN110064367B (zh) | 一种生物质基活性炭微球及其制备方法和应用 | |
CN100431952C (zh) | 一种酚醛树脂基高比表面积活性炭的制备方法 | |
CN103771414A (zh) | 一种快速活化制备高比表面积活性炭的方法 | |
CN101780954A (zh) | 一种高表面活性炭材料及其制备方法 | |
CN104150479A (zh) | 一种掺杂高比表面积活性炭的制备方法 | |
CN102659080A (zh) | 一种新型氢化铝锂的制备方法 | |
CN101723364B (zh) | 利用等离子体裂解煤固体产物制备活性炭的方法 | |
CN102634355B (zh) | 载镍碳纳米管用于催化裂解生物质热解焦油的方法 | |
CN102827666A (zh) | 液态燃煤助燃剂 | |
CN114272932B (zh) | 一种镍铈生物炭催化剂及其制备方法、应用 | |
CN103121674A (zh) | 一种高强度、低灰分棕榈壳活性炭的制备方法 | |
CN101624530A (zh) | 生物质液化油及其制备方法 | |
Gao et al. | Preparation of well-developed mesoporous activated carbon with high yield by ammonium polyphosphate activation | |
CN103614155A (zh) | 一种藻油生产烃类燃料的制备方法 | |
Yu et al. | Hydrothermal co-hydrolysis of corncob/sugarcane bagasse/Broussonetia papyrifera blends: Kinetics, thermodynamics and fermentation | |
CN102104141B (zh) | 热包覆法制备膜结构锂离子电池石墨负极材料 | |
Xu et al. | Influence of pre-treatment on torrefaction of Phyllostachys edulis | |
CN1308113A (zh) | 中间相炭微球的共缩聚制备方法 | |
CN112691666A (zh) | 一种非晶态羟基氧化铁-生物炭复合材料及其制备方法 | |
CN104962334B (zh) | 一种铁矿烧结用生物质焦复合燃料 | |
CN102633245A (zh) | 一种中间相炭微球d50的控制方法及生产中间相炭微球的装置 | |
CN102247805A (zh) | 一种新型活性炭及其制备方法 | |
CN110092702B (zh) | 一种生物焦催化加氢制备甲烷的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120118 Termination date: 20181104 |