CN105236408A - 一种连续多级孔道活性炭的制备方法 - Google Patents

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冯亮
张文礼
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Abstract

本发明公开了一种连续多级孔道活性炭的制备方法,该方法包含:步骤1,使淀粉与碱溶液充分溶解得到淀粉与碱的混合物,该碱溶液选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液;步骤2,固化干燥,除去步骤1中混合物中的水分,得到固体颗粒或者胶状产物;步骤3,在非氧化性气体的保护下,对步骤2所得的产物在800-1200℃热处理,得到连续多级孔道活性炭。本发明一步成炭,工艺简便,活化剂来源广泛,价格低廉,且相对于现有技术的制备方法耗费量大大减少,适用于规模化生产。

Description

一种连续多级孔道活性炭的制备方法
技术领域
本发明属于材料制备的技术领域,涉及一种活性炭的制备方法,具体来说,涉及一种连续多级孔道活性炭的制备方法,该连续多级孔道活性炭可以用吸附领域。
背景技术
活性炭材料用途广泛,可用于吸附环境污染物,也可用作超级电容器的电极材料。活性炭的特点是高比表面积。制备活性炭的前驱体来源广泛、制备简便、性质稳定等。活性炭通常是通过活化剂(氢氧化钾、磷酸、氯化锌等)活化碳化的有机物得到。传统的制备方法消耗大量的活化剂,而且得到的活性炭以微孔为主,其吸附值较低。
多级孔道活性炭是一种同时具有大尺寸的孔洞,中孔和一定比例的微孔的活性炭材料。其特点是:具有较高的吸附值。多级孔道活性炭可以通过模板法形成具有一定数量大孔聚合物,继而碳化、活化得到。模板法制备过程复杂、并且需要消耗大量的模板剂。
因此,有必要研发一种更加简便的工艺方法制备连续多级孔道活性炭,其消耗很少量的活化剂,成本低廉。
发明内容
本发明的目的是改进连续多级孔道活性炭的制备方法,大大降低活化剂的消耗量,且工艺简便,得到的活性炭具有连续的多级孔道的结构。
为达到上述目的,本发明提供了一种连续多级孔道活性炭的制备方法,该方法包含:
步骤1,使淀粉与碱溶液充分溶解混合,所述的碱溶液选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液;
步骤2,固化干燥,除去步骤1中混合物中的水分,得到固体颗粒或者胶状产物;
步骤3,在非氧化性气体的保护下,对步骤2所得的产物在800-1200℃热处理1-5h,得到连续多级孔道活性炭。
上述的方法,其中,所述的淀粉经预处理,该预处理步骤包含:清洗、干燥步骤。
上述的方法,其中,所述的碱与淀粉的用量质量比为1~3:5。
上述的方法,其中,步骤2中固化干燥温度为室温至200-300℃。
上述的方法,其中,步骤2所得到的固体颗粒须经碾压为粉末状,再用于步骤3的热处理工艺。
上述的方法,其中,所述的非氧化性气体选择氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种或几种。
上述的方法,其中,在步骤3完成后,还包含清洗和干燥后处理步骤。
上述的方法,其中,所述的清洗选择酸液清洗或热水清洗中的任意一种或几种的组合。
上述的方法,其中,所述的酸液为盐酸或硫酸水溶液。
本发明所制备的活性炭材料具有连续的多级孔道结构,并且与传统方法相比,活化剂的用量大大降低,活化剂来源广泛且成本低廉,一步碳化法的方法简单,适宜于规模化生产。
具体实施方式
以下结合实施例说明本发明的具体技术方案。
本发明的制备三维多级孔道活性炭的方法包含如下步骤:
步骤1,使淀粉与碱溶液充分溶解混合,所述的碱溶液用作活化剂,可选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液;优选的实施例中,该淀粉经清洗、干燥预处理;
步骤2,固化干燥,除去步骤1中混合物中的水分,得到固体颗粒或者胶状产物,该固化干燥温度为室温至200-300℃;
步骤3,在非氧化性气体的保护下,对步骤3所得的产物在800-1200℃热处理1-5h,得到连续多级孔道活性炭。所述的非氧化性气体可选择氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种或几种。更优的实施例中,在步骤3完成后,还包含清洗和干燥等常规后处理步骤;所述的清洗选择酸液清洗或热水清洗中的任意一种或几种的组合。
实施例
步骤1,将淀粉用水清洗、干燥;
步骤2,将氢氧化钾与步骤1处理后的淀粉按照质量比为3:5的比例混合溶于水,制备淀粉的碱溶胶;
步骤3,将步骤2的碱溶胶在室温下干燥,至水分完全蒸发,得到白色固体颗粒,将得到的固体颗粒研磨成粉末;
步骤4,将步骤3得到的固体粉末在氮气保护下800℃下处理1h;
步骤5,将步骤4制得的碳化物用10wt%的盐酸清洗、中和,并用热水清洗至pH=6-9,在100℃干燥24h;得到具有连续的多级孔道结构的活性炭。
本发明提供的多级孔道结构的活性炭的制备工艺简便,其所耗费的活化剂很少,且成本低廉,可使用的活化剂广泛,可用于规模化生产。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种连续多级孔道活性炭的制备方法,其特征在于,该方法包含:
步骤1,使淀粉与碱溶液充分溶解混合,所述的碱溶液选择氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钙中的任意一种或几种的水溶液;
步骤2,固化干燥,除去步骤1中混合物中的水分,得到固体颗粒或者胶状产物;
步骤3,在非氧化性气体的保护下,对步骤2所得的产物在800-1200℃热处理1-5h,得到连续多级孔道活性炭。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的淀粉经预处理,该预处理步骤包含:清洗、干燥步骤。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的碱与淀粉的用量质量比为1~3:5。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中固化干燥温度为室温至200-300℃。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2所得到的固体颗粒须经碾压为粉末状,再用于步骤3。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的非氧化性气体选择氮气、氩气、二氧化碳中的任意一种或几种。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤3完成后,还包含清洗和干燥后处理步骤。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,所述的清洗选择酸液清洗或热水清洗中的任意一种或几种的组合。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的酸液为盐酸或硫酸水溶液。
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