CN102874806B - 一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 - Google Patents
一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102874806B CN102874806B CN201210366814.8A CN201210366814A CN102874806B CN 102874806 B CN102874806 B CN 102874806B CN 201210366814 A CN201210366814 A CN 201210366814A CN 102874806 B CN102874806 B CN 102874806B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resin balls
- resin
- hole
- balls
- blocking agent
- 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
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法是将树脂球置于真空容器中抽真空1-2h，抽走树脂球和真空瓶内部的空气，然后将堵孔剂的分散液注入真空容器中，随后抽真空1-5h，使堵孔剂充分浸渍到树脂球中。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于100-120℃干燥2-5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球；树脂球在空气中以0.25-0.7℃/min的速率升温至280-360℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联进行氧化；氧化的树脂球在氮气保护下以0.5-2℃/min的速率升温至800-1000℃，并在此温度下水蒸汽活化1-3h，即得球状活性炭。本发明催化剂具有工艺路线简单，工艺步骤少，具有高堆密度和高比表面积的优点。
Description
技术领域
本发明属于活性炭的一种制备方法，具体地说涉及一种高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法。
背景技术
球状活性炭由于具有丰富的孔结构、良好的球形度、较高的机械强度以及耐酸碱和耐高温等一系列优良特性，可广泛应用于环保、防化、气体分离及溶剂回收等领域。在气体吸附领域，吸附气体通常采用装填吸附剂的大型流化床或固定床。吸附量则以吸附气体的总重量计算，这就要求单位体积内装填吸附剂的质量越高越好，即要求吸附剂具有高的堆密度和比表面积。然而材料的堆密度和比表面积通常是相互矛盾的。当比表面积高时，堆密度通常降低，主要是由于孔结构的形成是活化剂刻蚀碳原子的结果。如超级活性炭的比表面积达2000-3000m2/g时，堆密度仅为0.2g/ml；比表面积为1000m2/g时，堆密度可达0.46g/ml。为了同时满足高堆密度和高比表面积，采用具有丰富孔结构和高残炭率的大孔吸附树脂球或大孔离子交换树脂球作为炭前驱体制备球状活性炭是可行的方法。吕春祥和凌立成（专利公开号：CN1480397A，CN1480399A）等采用球形树脂为原料，经过溶胀、深度磺化、梯度浓度酸洗或空气预氧化等预处理、再炭化和活化制备了球状活性炭。齐鸿云（专利公开号：CN1631516）等采用苯乙烯-二乙烯苯共聚大孔型珠体为原料，经过氯甲基化、傅氏反应、稳定化、和活化等一系列工艺路线制备了球状活性炭。梁晓怿（专利公开号：CN101062770A）等采用沥青球、酚醛树脂球及大孔吸附树脂球等原球先高温炭化，后经KOH活化制备了高比表面积的球状活性炭（1400-2300m2/g）。虽然以上专利均采用大孔吸附树脂球或大孔离子交换树脂球制备了高强度或高比表面积的球状活性炭，但堆密度较低，最高仅为0.48g/ml，与常规活性炭的堆密度相比并没有明显优势。主要是由于大孔吸附树脂或大孔离子交换树脂球本身含有大量的中大孔，这些孔的存在会降低球状活性炭的堆密度。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺路线简单，工艺步骤少，具有高堆密度和高比表面积的球状活性炭的制备方法。
本发明采用商品化的大孔吸附树脂球或大孔离子交换树脂球为原料，预先通过真空浸渍方法用堵孔剂堵孔，然后经空气预氧化使之高度交联，最后高温炭化、水蒸气活化制备球状活性炭。堵孔剂的作用体现在两个方面：（1）填充大孔，增加炭收率，进而提高球状活性炭的堆密度；（2）在水蒸气活化过程中能够制造微孔，提高球状活性炭的比表面积。具体步骤为：
（1）树脂球的堵孔：将树脂球置于真空容器中抽真空1-2h，抽走树脂球和真空瓶内部的空气，然后将堵孔剂的分散液注入真空容器中，随后抽真空1-5h，使堵孔剂充分浸渍到树脂球中。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于100-120℃干燥2-5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球；
（2）树脂球的空气预氧化：将步骤（1）得到的树脂球在空气中以0.25-0.7℃/min的速率升温至280-360℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联进行氧化；
（3）树脂球的炭化活化：将步骤（2）氧化的树脂球在氮气保护下以0.5-2℃/min的速率升温至800-1000℃，并在此温度下水蒸汽活化1-3h，即得球状活性炭。
如上所述的树脂球是大孔吸附树脂球或大孔离子交换树脂球等其中一种，其中孔孔径分布于10-50nm之间。
如上所述的堵孔剂是改性淀粉、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂等其中一种或任意两种的组合。
如上所述的堵孔剂的分散液是堵孔剂的乙醇饱和溶液。
本发明制备的球状活性炭的堆密度为0.62-0.85g/ml、比表面积为1450-1950m2/g。
本发明具有如下优点：
本方法工艺路线简单、工艺步骤少、产率高、有利于工业化推广。
本方法制备的球状活性炭堆密度高（0.62-0.85g/ml）、比表面积高（1450-1950m2/g）。
具体实施方式
实施例1：
将15g大孔吸附树脂球（中孔孔径分布于10-30nm）置于真空瓶中，抽真空1h。然后将改性淀粉的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空1h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于100℃干燥2h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.25℃/min的速率升温至280℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以0.5℃/min的升温速率加热到800℃，在此温度下水蒸汽活化1h。即得球状活性炭（堆密度：0.68N；比表面积：1640m2/g）。
实施例2：
将15g大孔吸附树脂球（中孔孔径分布于20-35nm）置于真空瓶中，抽真空2h。然后将酚醛树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空3h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于105℃干燥3h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.3℃/min的速率升温至300℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以1℃/min的升温速率加热到850℃，在此温度下水蒸汽活化1.5h。即得球状活性炭（堆密度：0.74N；比表面积：1820m2/g）。
实施例3：
将15g大孔吸附树脂球（中孔孔径分布于30-45nm）置于真空瓶中，抽真空1h。然后将聚酰亚胺树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空5h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于110℃干燥3h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.5℃/min的速率升温至340℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以1.5℃/min的升温速率加热到900℃，在此温度下水蒸汽活化2h。即得球状活性炭（堆密度：0.85N；比表面积：1450m2/g）。
实施例4：
将15g大孔吸附树脂球（中孔孔径分布于20-50nm）置于真空瓶中，抽真空2h。然后将三聚氰胺树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空4h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于115℃干燥4h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.7℃/min的速率升温至360℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以2℃/min的升温速率加热到950℃，在此温度下水蒸汽活化3h。即得球状活性炭（堆密度：0.62N；比表面积：1950m2/g）。
实施例5：
将15g大孔离子交换树脂球（中孔孔径分布于35-50nm）置于真空瓶中，抽真空2h。然后将聚酰亚胺树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空2h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于120℃干燥5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.4℃/min的速率升温至350℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以1℃/min的升温速率加热到1000℃，在此温度下水蒸汽活化1h。即得球状活性炭（堆密度：0.64N；比表面积：1870m2/g）。
实施例6：
将15g大孔离子交换树脂球（中孔孔径分布于10-50nm）置于真空瓶中，抽真空1h。然后将三聚氰胺树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空5h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于115℃干燥4h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.35℃/min的速率升温至320℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以1.5℃/min的升温速率加热到820℃，在此温度下水蒸汽活化1.5h。即得球状活性炭（堆密度：0.80N；比表面积：1680m2/g）。
实施例7：
将15g大孔离子交换树脂球（中孔孔径分布于10-45nm）置于真空瓶中，抽真空2h。然后将酚醛树脂的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空3h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于120℃干燥5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.45℃/min的速率升温至310℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以0.8℃/min的升温速率加热到930℃，在此温度下水蒸汽活化2h。即得球状活性炭（堆密度：0.66N；比表面积：1920m2/g）。
实施例8：
将15g大孔离子交换树脂球（中孔孔径分布于15-35nm）置于真空瓶中，抽真空1h。然后将改性淀粉的饱和乙醇溶液用针头注射到真空瓶中，继续抽真空1h。最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于120℃干燥5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球。将以上获得的树脂球在空气中以0.55℃/min的速率升温至350℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联。将以上获得的氧化树脂球置于立式炭化活化炉中，N2作为保护气，以2℃/min的升温速率加热到800℃，在此温度下水蒸汽活化3h。即得球状活性炭（堆密度：0.63N；比表面积：1850m2/g）。
Claims (2)
1.一种球状活性炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）树脂球的堵孔：将树脂球置于真空容器中抽真空1-2h，抽走树脂球和真空瓶内部的空气，然后将堵孔剂的分散液注入真空容器中，随后抽真空1-5h，使堵孔剂充分浸渍到树脂球中；
最后用布式漏斗将树脂球和浸渍后分散液分离，并于100-120℃干燥2-5h，得到浸渍堵孔剂的树脂球；
（2）树脂球的空气预氧化：将步骤（1）得到的树脂球在空气中以0.25-0.7℃/min的速率升温至280-360℃，使树脂球在氧气环境下脱氢，环化，交联进行氧化；
（3）树脂球的炭化活化：将步骤（2）氧化的树脂球在氮气保护下以0.5-2℃/min的速率升温至800-1000℃，并在此温度下水蒸汽活化1-3h，即得球状活性炭；
所述的树脂球是大孔吸附树脂球或大孔离子交换树脂球其中一种，其中孔径分布于10-50nm之间；
所述的堵孔剂是改性淀粉、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、三聚氰胺树脂其中一种或任意两种的组合；
所述的堵孔剂的分散液是堵孔剂的乙醇饱和溶液。
2.如权利要求1所述的一种球状活性炭的制备方法，其特征在于制备的球状活性炭的堆密度为0.62-0.85g/ml、比表面积为1450-1950m2/g。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210366814.8A CN102874806B (zh) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | 一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210366814.8A CN102874806B (zh) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | 一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102874806A CN102874806A (zh) | 2013-01-16 |
| CN102874806B true CN102874806B (zh) | 2014-08-20 |
Family
ID=47476371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210366814.8A Expired - Fee Related CN102874806B (zh) | 2012-09-26 | 2012-09-26 | 一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102874806B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103787331A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-05-14 | 东北林业大学 | 一种介孔发达的沥青基球形活性炭的制备方法 |
| CN104098096B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-03-23 | 彭万喜 | 一种竹炭的活化方法 |
| JP5886383B2 (ja) * | 2014-07-25 | 2016-03-16 | 関西熱化学株式会社 | 吸着性能に優れた活性炭、およびその製造方法 |
| CN106241802A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-21 | 句容市百诚活性炭有限公司 | 一种介孔活性炭的制备方法 |
| CN108079943A (zh) * | 2016-11-19 | 2018-05-29 | 曹建涛 | 一种具有超高中孔率球状活性炭的制备方法 |
| CN106430183A (zh) * | 2016-12-10 | 2017-02-22 | 郑鑫 | 一种球形酚醛基活性炭及其制备方法 |
| CN112142487B (zh) * | 2020-09-22 | 2021-09-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种微波辅助的沥青氧化不融化方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1240220A (zh) * | 1998-06-24 | 2000-01-05 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种酚醛树脂基球形活性炭的制备方法 |
| CN1247212A (zh) * | 1998-09-05 | 2000-03-15 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种中孔酚醛树脂基球形活性炭的制备方法 |
| CN1279125A (zh) * | 1999-06-30 | 2001-01-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种添加造孔剂制备球形活性炭的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100417590C (zh) * | 2003-07-18 | 2008-09-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种树脂基球状活性炭的制备方法 |
-
2012
- 2012-09-26 CN CN201210366814.8A patent/CN102874806B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1240220A (zh) * | 1998-06-24 | 2000-01-05 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种酚醛树脂基球形活性炭的制备方法 |
| CN1247212A (zh) * | 1998-09-05 | 2000-03-15 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种中孔酚醛树脂基球形活性炭的制备方法 |
| CN1279125A (zh) * | 1999-06-30 | 2001-01-10 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种添加造孔剂制备球形活性炭的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102874806A (zh) | 2013-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102874806B (zh) | 一种具有高堆密度和高比表面积球状活性炭的制备方法 | |
| CN108136364B (zh) | 碳基多孔材料及其制备方法和应用 | |
| CN100528747C (zh) | 一种窄孔径、石墨化度高的中孔炭的制备方法 | |
| KR101404484B1 (ko) | 질소를 도핑한 이산화탄소 포집용 활성탄소 제조방법 | |
| CN108854874B (zh) | 一种基于空气活化造孔的具有超高比表面积的超纯碳气凝胶及其制备方法 | |
| WO2016141559A1 (en) | Porous carbon hollow spheres and methods for their preparation and use | |
| CN108609607B (zh) | 一种具有超高比表面积的碳气凝胶及其制备方法 | |
| CN104828804B (zh) | 一种多孔碳纳米管‑炭球形复合材料的制备方法 | |
| CN108745306B (zh) | 一种环氧氯丙烷交联壳聚糖/氨基化碳纳米管复合气凝胶的制备方法 | |
| CN102862983A (zh) | 一种用于捕获co2的球状活性炭的制备方法 | |
| CN107892298B (zh) | 一种超级电容器活性炭及其制备方法 | |
| CN104167296B (zh) | 一种用于超级电容器的纳米电极材料的制备方法 | |
| CN105170092A (zh) | 一种树脂基活性炭球及其制备方法 | |
| CN103738935A (zh) | 一种以多孔铜为模板制备多孔碳材料的方法 | |
| CN106356204B (zh) | 一种碳基复合电极材料及其制备方法 | |
| CN103771413A (zh) | 一种有机钠活化剂制备活性炭的方法 | |
| CN105478082A (zh) | 基于炭气凝胶的负载型有机胺co2吸附剂及其制备方法 | |
| CN106517183A (zh) | 一种氮掺杂高比表面积多孔炭的低成本简易制备方法 | |
| CN109019591B (zh) | 成本低且具有层次孔结构沥青基球形活性炭的制备方法 | |
| CN106824097A (zh) | 4‑氨基‑2‑巯基嘧啶改性磁性活性炭海绵材料的制备 | |
| CN107903575B (zh) | 一种电容器电极用石墨烯酚醛树脂基复合纤维膜的制备方法 | |
| CN113526504A (zh) | 一种中孔发达的活性炭及其制备方法 | |
| Zheng et al. | The simple preparation of a hierarchical porous carbon with high surface area for high performance supercapacitors | |
| KR20120137111A (ko) | 메조기공을 갖는 코어-쉘 실리카 입자 제조방법 | |
| CN115410834A (zh) | 一种催化活化制备木质素基超容炭的方法 |
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: 20140820 Termination date: 20190926 |