CN114655956B - 一种改性活性炭及其制备方法和在乙烯吸附中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及吸附领域，具体提供一种改性活性炭及其应用，该改性活性炭的介孔率为48‑84.5％，平均孔径为3.23‑4.65nm。活性炭的制备方法，包括：(1)将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料；(2)将所述成型材料进行活化，得到活化材料；(3)将所述活化材料进行阻聚剂负载。本发明的活性炭介孔率高，平均孔径为纳米级别，具有很强的苯乙烯吸附性能。此外，本发明的分级孔改性活性炭微孔含量少，可使活性炭在吸附苯乙烯气体过程中的吸附热可以得到明显的降低，由此减低自燃风险和苯乙烯热自聚条件。结合后序添加TBC等苯乙烯阻聚剂的过程，从而使活性炭具备抑制苯乙烯自聚的能力，由此使得这种活性炭材料在吸附类苯乙烯废气过程中保持长期高效的使用。

Description

一种改性活性炭及其制备方法和在乙烯吸附中的应用
技术领域
本发明涉及活性吸附领域，具体涉及一种改性活性炭，以及一种改性活性炭的制备方法和一种改性活性炭在苯乙烯吸附中的应用。
背景技术
苯乙烯、丁二烯等烯烃作为一种重要的基本有机化工原料，在石油化工烯烃原料中具有重大的地位，主要用于合成橡胶，也可用于生产聚苯乙烯树脂(PS)、工程塑料、离子交换树脂和其他有机化工等产品。但是苯乙烯(C8H8)、二烯烃等气体作为的典型挥发性有机物(VOCs)气体之一，对人眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用。而石油化工企业在苯乙烯的公路装车、码头装船及罐区储罐的呼吸过程中会产生大量的苯乙烯废气，这些苯乙烯废气对生态环境及人体健康的危害很大。近年来，国家对苯乙烯、二烯烃等有毒有害气体排放标准越来越严格，VOCs净化处理工作也日益得到人们的关注。国家最新颁发的GB 31571《石油化学工业污染物排放标准》中规定，有机气体处理工艺装置尾气中苯乙烯排放限值为50mg/m3。因此，苯乙烯废气安全有效的处理势在必行。
在调研我国苯乙烯处理的众多工艺中发现苯乙烯自聚难题是该废气处理的难点。比如：冷凝法吸附苯乙烯废气中可能会因为长期使用过程中苯乙烯的持续自聚而导致蒸发器通道堵塞。膜分离工艺也会因苯乙烯的持续自聚导致膜组件的堵塞。在直接销毁法处理苯乙烯工艺中，有人提出使用高锰酸钾吸收氧化苯乙烯取得了一定的效果，但是由于苯乙烯废气浓度的不同，所对应的高锰酸钾的配比浓度要求也有所不同，因此会导致其产物不稳定，对最终吸收液的污水处理提出了较高的要求。且吸收液不可再生，高锰酸钾为易耗品，最终废气排放浓度也无法始终保持在苯乙烯排放限值为50mg/m3以内。至于活性炭吸附苯乙烯废气工艺，当苯乙烯的浓度很低且气量非常大，废气中苯乙烯浓度低于100ppm，大量气体可以有效的带走自聚放热量，因此取得了不错的效果，但是活性碳的使用寿命会随着苯乙烯的逐渐自聚而下降。而在石化生产苯乙烯的企业，在储运苯乙烯过程中，苯乙烯罐区呼吸气、苯乙烯装车产生的废气，其苯乙烯浓度都比较高，某石化实测苯乙烯装车废气浓度达到了30g/m3。某厂家采用活性炭吸附工艺处理储运环节的废气曾发生过活性碳自燃事故。主要原因是苯乙烯被活性碳吸附后因聚合反应放出的热量不能迅速传导出去而导致活性炭持续升温，而升温会进一步加剧聚合反应，最终导致床层自燃。而其他吸附材料对苯乙烯的吸附容量又达不到处理要求。
发明内容
针对吸附法处理苯乙烯类废气过程中出现的难题：吸附热过大，有自燃危机；苯乙烯易自聚成球，堵孔严重；微孔含量高，真空脱附难度大；机械强度低导致易粉化等问题，本发明的目的在于提供一种高介孔率、高比表面积、高机械强度、带阻聚性能的活性炭规模化制备方法。
本发明拟在提供一种简便、廉价的工艺路线与合成条件对天然产物及其衍生物进行有效的高温活化处理，开发出具有发达的贯通孔道结构的新型碳质吸附材料，获得关键吸附新材料的制备技术，实现其宏量制备。
为实现前述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供一种改性活性炭，该改性活性炭的介孔率为48-84.5％，平均孔径为3.23-4.65nm。
优选地，该改性活性炭的介孔率为51-74％，平均孔径为3.23-3.84nm。
优选地，所述改性活性炭的苯乙烯吸附活性为27.9-58g/100g，优选为43.0-58.0g/100g；和/或苯乙烯吸附容量为50-60g/100g，优选为52-58g/100g；和/或苯乙烯持附量为17.6-33.7g/100g，优选为17.6-27.9g/100g。
优选地，改性活性炭的颗粒直径为3-5mm，优选为3.6-5mm；和/或改性活性炭的压碎强度为70-90N/cm，优选为75-85N/cm；和/或堆积密度为0.25-0.45g/cm3，优选为0.29-0.4g/cm3；和/或球盘强度为90％-98％，优选为90％-96％；和/或比表面积为462-1006m2/g，优选为668-1006m2/g；碘吸附值为600-900mg/g；和/或改性活性炭含有：活性炭和阻聚剂，所述阻聚剂与所述活性炭的质量比为1-5：10；所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚、2,4-二硝基对甲苯酚、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和对苯二酚中的一种或多种。
第二方面，本发明提供一种所述的改性活性炭在苯乙烯吸附中的应用。
第三方面，本发明提供一本发明所述的改性活性炭的制备方法，该方法包括：
(1)将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料；
(2)将所述成型材料进行活化，得到活化材料；
(3)将所述活化材料进行阻聚剂负载。
优选地，其中，步骤(2)中，所述活化的条件包括：活化温度为700-950℃；和/或活化时间为100-240min；和/或产品进料速度为5-16kg/h；和/或活化剂为CO2气体和/或水蒸气；和/或产品出料速度为2-5kg/h；和/或活化剂的用量为5-15kg/h或者5-15L/h；优选步骤(2)中，将所述成型材料预热到600-850℃，优选为700-830℃，预热时间为0.5-3h；然后在700-950℃优选为850-930℃下进行活化，活化时间为1-5h。
优选地，步骤(3)负载的步骤包括：将活化材料浸渍到阻聚剂溶液中，分离出浸渍固体进行干燥。
所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚、2,4-二硝基对甲苯酚、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和对苯二酚中的一种或多种，优选为对叔丁基邻苯二酚；和/或所述阻聚剂溶液的溶剂为醇和/或水，优选所述阻聚剂溶液为对叔丁基邻苯二酚的乙醇水溶液；和/或所述阻聚剂与所述活化材料的质量比为1-5：100；和/或干燥的温度为80-150℃。
优选地，将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，进行成型得到成型材料的步骤包括：将木质碳粉与水混合搅拌，加入粘结剂后搅拌混合得到浆料，将所述浆料进行成型后干燥；优选木质碳粉、粘结剂与水的比例为100:5-20：25-40；优选粘结剂为煤制沥青；优选干燥的温度为80-150℃；混合的温度为50-70℃，混合时间为30-60min。
优选碳粉为果壳碳粉和木质碳粉中的一种或多种，优选为椰壳碳粉。
本发明的改性活性炭介孔率高，平均孔径为纳米级别，具有很强的苯乙烯吸附性能。
本发明改性活性炭介孔率高，推测是由于本发明的改性活性炭为分级孔活性炭材料和微孔含量少，由此在实际吸附VOCs过程中表现出较强的吸附能力和脱附能力，而且孔隙率较高有利于散热。此外，本发明的活性炭在吸附苯乙烯气体过程中的吸附热可以得到明显的降低，由此减低自燃风险和苯乙烯热自聚条件。
本发明的制备方法得到的改性活性炭吸附材料是依据木质碳粉例如椰壳等天然产物的自身特有多孔结构骨架，然后通过活化剂例如二氧化碳或水蒸气高温活化，在炭材料孔壁造孔，由此使所制备的活性炭出现大孔套介孔，介孔套微孔的多级孔分布结构。从而使所制备材料表现出高的比表面积、高的介孔分布率。本发明的这种分级孔活性炭材料在实际吸附VOCs过程中表现出较强的吸附能力和脱附能力，而且孔隙率较高有利于散热。
此外，本发明的分级孔改性活性炭微孔含量少，可使活性炭在吸附苯乙烯气体过程中的吸附热可以得到明显的降低，由此减低自燃风险和苯乙烯热自聚条件。结合后序添加TBC等苯乙烯阻聚剂的过程，从而使活性炭具备抑制苯乙烯自聚的能力，由此使得这种活性炭材料在吸附类苯乙烯废气过程中保持长期高效的使用。
附图说明
图1是实施例1活性炭样品的SEM图(40℃)：其中，(1-2)为未负载阻聚剂吸附1h、3h的SEM图；(3-4)为负载阻聚剂吸附1h、3h的SEM图(40℃)；
图2是实施例1活性炭样品的TEM图(40℃)：其中，(1-2)为未负载阻聚剂吸附1h、4h的TEM图；(3-4)为负载阻聚剂吸附1h、3h的TEM图(40℃)；
图3为实施例1的活性炭N2吸脱附曲线图；
图4为实施例1的活性炭孔径分布曲线图；
图5为实施例1的活性炭吸附苯乙烯气体吸附穿透曲线图；
图6为实施例1的活性炭40℃下苯乙烯吸附过程吸附量对比曲线。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种改性活性炭，该改性活性炭的介孔率为48-84.5％，平均孔径为3.23-4.65nm。
本发明活性炭介孔率高，推测是由于本发明的改性活性炭为分级孔活性炭材料和微孔含量少，由此在实际吸附VOCs过程中表现出较强的吸附能力和脱附能力，而且孔隙率较高有利于散热。此外，本发明的活性炭在吸附苯乙烯气体过程中的吸附热可以得到明显的降低，由此减低自燃风险和苯乙烯热自聚条件。
根据本发明的一种优选的实施方式，该改性活性炭的介孔率为51-74％，平均孔径为3.23-3.84nm。
根据本发明的一种优选的实施方式，所述改性活性炭的苯乙烯吸附活性为27.9-58g/100g，优选为43.0-58.0g/100g。
根据本发明的一种优选的实施方式，苯乙烯吸附容量为50-60g/100g，优选为52-58g/100g。
根据本发明的一种优选的实施方式，苯乙烯持附量为17.6-33.7g/100g，优选为17.6-27.9g/100g。
本发明的活性炭介孔率高，平均孔径为纳米级别，具有很强的苯乙烯吸附性能。
根据本发明的一种优选的实施方式，改性活性炭的颗粒直径为3-5mm，优选为3.6-5mm。
根据本发明的一种优选的实施方式，改性活性炭的压碎强度为70-90N/cm，优选为75-85N/cm。
根据本发明的一种优选的实施方式，堆积密度为0.25-0.45g/cm3，优选为0.29-0.4g/cm3。
根据本发明的一种优选的实施方式，球盘强度为90％-98％，优选为90％-96％。
根据本发明的一种优选的实施方式，比表面积为462-1006m2/g，优选为668-1006m2/g。
根据本发明的一种优选的实施方式，碘吸附值为600-900mg/g。
根据本发明的一种优选的实施方式，改性活性炭含有：活性炭和阻聚剂，所述阻聚剂与所述活性炭的质量比为1-5：10。
根据本发明的一种优选的实施方式，所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚、2,4-二硝基对甲苯酚、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和对苯二酚中的一种或多种。
根据本发明的优选实施方式，活性炭原料的组成包括：椰壳碳粉、苯乙烯阻聚剂。
本发明的活性炭特别适合于作为吸附材料，本发明提供一种本发明所述的活性炭在苯乙烯吸附中的应用。
具有前述物化参数的活性炭均可实现本发明的目的，对其制备方法无特殊要求，针对本发明，优选按照下述方法制备，该方法包括：
(1)将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料；
(2)将所述成型材料进行活化，得到活化材料；
(3)将所述活化材料进行阻聚剂负载。
根据本发明的一种优选的实施方式，步骤(2)中，所述活化的条件包括：活化温度为700-950℃。
活化时间可以依据活化温度进行调整，根据本发明的一种优选的实施方式，活化时间为3-10h。
本发明可以间歇活化也可以连续活化，优选进行连续活化，根据本发明的一种优选的实施方式，产品进料速度为5-16kg/h。
活化剂的选择无特殊要求，例如为水蒸气、二氧化碳、氮气中的一种或多种，根据本发明的一种优选的实施方式，活化剂为CO2气体和/或水蒸气。
根据本发明，优选产品出料速度为2-5kg/h。
根据本发明，活化剂的用量为5-15kg/h或者5-15L/h。
根据本发明的一种优选实施方式，
将所述成型材料预热到600-850℃，优选为700-830℃，预热时间为0.5-3h；然后在700-950℃优选为850-930℃下进行活化，活化时间为1-5h。采用这种活化方式能够明显减低自燃风险，且能够提高介孔率等。
根据本发明的一种优选实施方式，步骤(3)负载的步骤包括：将活化材料浸渍到阻聚剂溶液中，分离出浸渍固体进行干燥。
根据本发明，通过浸渍法将苯乙烯阻聚剂均匀的负载在活性炭孔道表面，从而制备出带有阻聚效果的活性炭吸附材料。进一步提高活性炭苯乙烯吸附容量和脱附效果，且能够在吸附过程中抑制苯乙烯的自聚过程，从而延长活性炭使用寿命。
根据本发明的一种优选实施方式，所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚、2,4-二硝基对甲苯酚、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和对苯二酚中的一种或多种，优选为对叔丁基邻苯二酚。
根据本发明的一种优选实施方式，所述阻聚剂溶液的溶剂为醇和/或水，优选所述阻聚剂溶液为对叔丁基邻苯二酚的乙醇水溶液。
根据本发明的一种优选实施方式，所述阻聚剂与所述活化材料的质量比为1-5：100，优选为1-4：100。
根据本发明的一种优选实施方式，干燥的温度为80-150℃。
根据本发明的一种优选实施方式，混合的温度为50-70℃，混合时间为30-60min。
本发明提出的制备方法通过调节活性炭制备过程的高温活化过程和阻聚剂浸渍过程。通过调控木质碳粉与粘结剂的物料比、高温活化过程中二氧化碳及水蒸气气体的流量以及活化温度、活化时间等条件来调控炭材料的比表面积、孔径分布和机械强度等物性参数。
根据本发明的一种优选实施方式，将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，进行成型得到成型材料的步骤包括：将木质碳粉与水混合搅拌，加入粘结剂后搅拌混合得到浆料，将所述浆料进行成型后干燥。
根据本发明的一种优选实施方式，优选木质碳粉、粘结剂与水的比例为100:5-50：5-40。
根据本发明的一种优选实施方式，粘结剂为煤制沥青。采用煤制沥青作为粘结剂可以明显提高活性炭的压碎强度及球磨强度，并保证其较好的孔径结构及吸附性能。
根据本发明的一种优选实施方式，干燥的温度为80-150℃。
根据本发明的一种优选实施方式，碳粉为果壳类碳粉和木质碳粉中的一种或多种，优选为果壳类椰壳碳粉。采用椰壳碳粉作为原料，能够具有孔隙结构发达、耐磨强度高、吸附速度快、吸附容量大等优势。
本发明制备的活性炭吸附材料是依据木质碳粉如椰壳等天然产物的自身特有多孔结构骨架，然后通过活化例如二氧化碳高温活化，在炭材料孔壁造孔。从而使所制备的活性炭出现大孔套介孔，介孔套微孔的多级孔分布结构。从而使所制备材料表现出高的比表面积、高的介孔分布率。这种分级孔活性炭材料在实际吸附VOCs过程中表现出较强的吸附能力和脱附能力，而且孔隙率较高有利于散热。此外，这种分级孔活性炭微孔含量少，可使活性炭在吸附苯乙烯气体过程中的吸附热可以得到明显的降低。减低自燃风险和苯乙烯热自聚条件。通过后序添加TBC等苯乙烯阻聚剂的过程，从而使活性炭具备抑制苯乙烯自聚的能力。使得这种活性炭材料在吸附类苯乙烯废气过程中保持长期高效的使用。
根据本发明的一种优选的实施方式，以600目椰壳碳粉为原料，沥青颗粒为黏结剂，控制活化剂的用量、煅烧温度以及煅烧时间制备出介孔含量高、孔径分布集中的带阻聚性能活性碳，包括如下步骤：
(1)成型：将椰壳碳粉与少量水在60℃-90℃下混合搅拌，缓慢加入黏结剂，之后搅拌30分钟-60分钟，碳粉、黏结剂、水的比例为100:5-20：25-40，将搅拌完全的椰壳碳粉在压条机中压条成型，然后在80℃热风中干燥；
(3)活化：压条成型干燥后，产品进料速度为5-16kg/h；活化时间为100分钟-240分钟；活化温度为700-950℃；活化剂为CO2气体或水蒸气；
(4)阻聚性：将以活化的活性炭浸渍到含有TBC乙醇水溶液中，活性炭、TBC、水的质量比为100:1-5:150。
本发明中，吸附性能测试按如下步骤进行：样品吸脱附性能评价在实验室小型吸附装置上进行，活性碳样品用量为30g，利用空压机引入空气作为载气(或氮气)，空气流速为60mL/min，通过通入纯苯乙烯中鼓泡引入苯乙烯原料进行吸附，采用加热带控制吸附在恒定温度下进行。通过气相色谱(FID)，得到活性炭吸附苯乙烯的穿透曲线。通过称量活性炭质量计算其吸附量及脱附量。
本发明的活性炭的制备方法，制备的活性炭材料具有发达的分级孔结构和集中的孔径分布。这种多介孔结构活性炭相比于市场的活性炭具有吸附容量高、易脱附、吸附热少等优点。此外，阻聚剂的负载可有效的抑制苯乙烯在活性炭吸附过程中出现的自聚成球现象，提高活性炭吸附苯乙烯的长期使用效果。
下面通过实施例进一步描述一种活性炭的制备方法。
下面实施例中，椰壳碳粉600目、二氧化碳气体、苯乙烯、对叔丁基邻苯二酚TBC等材料试剂，均可通过商业渠道购买获得。下述实施例处理的含有苯乙烯的有机废气来自空压机压缩空气，以空气作为载气夹带苯乙烯液体来提供苯乙烯气体。
本发明中，颗粒直径为通过随机选取20个以上样品通过游标卡尺进行测量得到平均值。
压碎强度为选取1cm左右的活性炭样品20个以上记录压碎机压碎时力的大小得到平均值。
堆积密度为参照GB/T 12496.1-1999木质活性炭试验方法表观密度进行的测定。
球盘强度为按照GB/T 12496.6-1999木质活性炭试验方法强度的测定。
比表面积为采用V-Sorb 4800型比表面积及孔径分析仪来进行活性碳样品比表面积的测定。
BJH吸附平均孔径为采用V-Sorb 4800型比表面积及孔径分析仪来进行活性碳样品孔径分布的测定。
介孔率为采用V-Sorb 4800型比表面积及孔径分析仪来进行活性碳样品介孔含量的测定。
苯乙烯工作容量为采用自制小型VOCs吸附装置测定，装置以空压机为载气动力，通过其引入空气为载气，载气流量通过质量流量计进行控制，载气通入装有苯乙烯原料的储罐，以鼓泡夹带的形式将苯乙烯原料送入吸附罐中，吸附罐保持恒温，温度通过高温加热带控制。进行活性碳饱和吸附量的测试时，吸附罐中活性碳质量为30g，空气气速设置为60mL/min，吸附时间为8h。
苯乙烯持附量为采用自制小型VOCs吸附装置测定，在吸附测试基础上，脱附过程采用空气吹洗及真空脱附的形式进行，在一端通入空气进行吹洗的同时，另一端与真空泵相连，保持一定的真空度，完成脱附测试，脱附时间为2h，通过数据计算得到持附量。
实施例1
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入80kg水和40kg山东淄博鹏达环保科技有限公司所使用的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，将预热段温度控制在830℃(预热时间为60min)，活化段温度控制在920℃(活化时间为140min)，活化炉匀速旋转，将已干燥的压条成型炭以8.6kg/h的进料速度进入活化炉，以3.3kg/h的出料速度出炉，总时间200分钟，水蒸气的用量约为8kg/h。
(3)将10L的体积分数为5％的乙醇水溶液中加入2kg的TBC对叔丁基邻苯二酚，搅拌均匀后，将已活化的100kg活性炭浸渍其中，浸渍时间为3h，然后过滤，于120℃干燥5小时即可得到带阻聚剂的活性炭，性能参数见表1。
表1
Figure BDA0002852992660000121
图1、图2分别为实施例1负载阻聚剂活性炭及未负载阻聚剂活性炭吸附材料的扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜图(TEM)表征，图1是活性碳样品的SEM图(40℃)：其中，(1-2)为未负载阻聚剂吸附1h、3h的SEM图；(3-4)为负载阻聚剂吸附1h、3h的SEM图(40℃)；图2是活性碳样品的TEM图(40℃)：其中，(1-2)为未负载阻聚剂吸附1h、4h的TEM图；(3-4)为负载阻聚剂吸附1h、3h的TEM图(40℃)；
从图中可以看出材料具有着大量的介孔-微孔结构，且负载阻聚剂后对苯乙烯的阻聚效果有了明显的加强。
图3为实施例1的活性碳N2吸脱附曲线图，图中出现明显的回滞环，为典型的Ⅳ型曲线，证明大量介孔结构的存在。
图4为实施例1的活性碳孔径分布曲线图，可以看出，其孔径分布主要集中在2～10nm之间。
图5为实施例1的活性碳吸附苯乙烯气体吸附穿透曲线图，展示了样品的吸附穿透曲线，表明了样品具备对苯乙烯很好的吸附能力。
图6为是否负载阻聚剂活性碳的40℃下苯乙烯吸附过程吸附量对比曲线，反应了所开发的新型活性碳吸附材料对苯乙烯具有很好的阻聚效果及吸附能力。
实施例2
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入150kg水和50kg的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，活化温度控制在930℃，将已干燥的压条成型炭以12kg/h的进料速度进入活化炉，以3.5kg/h的出料速度出炉，活化时间约240分钟。水蒸气的用量约为10kg/h。
(3)将10L的体积分数为5％的乙醇水溶液中加入1kg的TBC，搅拌均匀后，将已活化的100kg活性炭浸渍其中，浸渍时间为5h，然后过滤，于120℃干燥5小时即可得到带阻聚剂的活性炭，性能参数见表2。
表2
Figure BDA0002852992660000131
实施例3
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入150kg水和50kg的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，活化温度控制在900℃，活化时间约225分钟，二氧化碳的用量约为7.2L/h。
(3)将10L的体积分数为5％的乙醇水溶液中加入1kg的TBC，搅拌均匀后，将已活化的100kg活性炭浸渍其中，浸渍时间为3h，然后过滤，于120℃干燥5小时即可得到带阻聚剂的活性炭，性能参数见表3。
表3
Figure BDA0002852992660000141
实施例4
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入150kg水和50kg的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，活化温度控制在800℃，活化时间约180分钟，二氧化碳的用量约为6L/h，产品进料速度为8kg/h，产品出料速度为4kg/h。
(3)将10L的体积分数为5％的乙醇溶液中加入2kg的TBC，搅拌均匀后，将已活化的100kg活性炭浸渍其中，浸渍时间为5h，然后过滤，于120℃干燥5小时即可得到带阻聚剂的活性炭，性能参数见表4。
表4
Figure BDA0002852992660000142
实施例5
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入150kg水和50kg的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，活化温度控制在920℃，活化时间约200分钟，水蒸气的用量约为8kg/h，产品进料速度为16kg/h，产品出料速度为5kg/h。
(3)将10L的体积分数为5％的乙醇水溶液中加入2kg的对苯二酚，搅拌均匀后，将已活化的100kg活性炭浸渍其中，浸渍时间为5h，然后过滤，于120℃干燥5小时即可得到带阻聚剂的活性炭，性能参数见表5。
表5
Figure BDA0002852992660000151
对比例1
(1)称取500kg椰壳碳粉，边搅拌边加入150kg水和50kg的煤制沥青黏结剂，持续搅拌45分钟后，维持温度60℃，进入压条机压条成型。将以压条成型的炭装盘放入传输带中，进行80℃空气干燥。
(2)控制活化炉的温度稳定，活化温度控制在800℃，活化时间约180分钟，二氧化碳的用量约为6L/h，产品进料速度为8kg/h，产品出料速度为4kg/h，性能参数见表6。
表6
Figure BDA0002852992660000152
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种改性活性炭，其特征在于，该改性活性炭的介孔率为48-84.5％，平均孔径为3.23-4.65nm；比表面积为462-1006m2/g，碘吸附值为600-900mg/g；改性活性炭含有：活性炭和阻聚剂，所述阻聚剂与所述活性炭的质量比为1-5：10；所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚、2-仲丁基-4,6-二硝基苯酚、2,4-二硝基对甲苯酚、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基和对苯二酚中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的改性活性炭，其中，改性活性炭的介孔率为51-74％，平均孔径为3.23-3.84nm。
3.根据权利要求1或2所述的改性活性炭，其中，
所述改性活性炭的苯乙烯吸附活性为27.9-58g/100g；和/或
苯乙烯吸附容量为50-60g/100g；和/或
苯乙烯持附量为17.6-33.7g/100g。
4.根据权利要求3所述的改性活性炭，其中，
所述改性活性炭的苯乙烯吸附活性为43-58g/100g；和/或
苯乙烯吸附容量为52-58g/100g；和/或
苯乙烯持附量为17.6-27.9g/100g。
5.根据权利要求1或2所述的改性活性炭，其中，
改性活性炭的颗粒直径为3-5mm；和/或
改性活性炭的压碎强度为70-90N/cm；和/或
堆积密度为0.25-0.45g/cm3；和/或
球盘强度为90％-98％；和/或
比表面积为668-1006m2/g。
6.根据权利要求5所述的改性活性炭，其中，
改性活性炭的颗粒直径为3.6-5mm；和/或
改性活性炭的压碎强度为75-85N/cm；和/或
堆积密度为0.29-0.4g/cm3；和/或
球盘强度为90％-96％。
7.权利要求1-6中任意一项所述的改性活性炭在苯乙烯吸附中的应用。
8.一种权利要求1-6中任意一项所述的改性活性炭的制备方法，该方法包括：
(1)将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料；
(2)将所述成型材料进行活化，得到活化材料，活化温度为700-950℃，活化剂为CO2气体和/或水蒸气；
(3)将所述活化材料进行阻聚剂负载，所述阻聚剂与所述活化材料的质量比为1-5：100，负载的步骤包括：将活化材料浸渍到阻聚剂溶液中，分离出浸渍固体进行干燥。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，步骤(2)中，
所述活化的条件包括：活化时间为3-10h；和/或
产品进料速度为5-16kg/h；和/或
产品出料速度为2-5kg/h；和/或
活化剂的用量为5-15kg/h或者5-15L/h。
10.根据权利要求9所述的制备方法，步骤(2)中，
将所述成型材料预热到600-850℃，预热时间为0.5-3h；然后在700-950℃进行活化，活化时间为1-5h。
11.根据权利要求10所述的制备方法，步骤(2)中，
将所述成型材料预热到700-830℃，预热时间为0.5-3h；然后在850-930℃下进行活化，活化时间为1-5h。
12.根据权利要求8所述的制备方法，其中，
干燥的温度为80-150℃。
13.根据权利要求8所述的制备方法，其中，
所述阻聚剂溶液的溶剂为醇和/或水。
14.根据权利要求8所述的制备方法，其中，
所述阻聚剂为对叔丁基邻苯二酚。
15.根据权利要求8所述的制备方法，其中，
所述阻聚剂溶液为对叔丁基邻苯二酚的乙醇水溶液。
16.根据权利要求8-15中任意一项所述的制备方法，其中，将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料的步骤包括：
将木质碳粉与水混合搅拌，加入粘结剂后搅拌混合得到浆料，将所述浆料进行成型后干燥。
17.根据权利要求16所述的制备方法，其中，将木质碳粉与粘结剂混合形成浆料，成型得到成型材料的条件包括：
木质碳粉、粘结剂与水的比例为100:5-50：5-40；和/或
干燥的温度为80-150℃；和/或
混合的温度为50-70℃，混合时间为30-60min。
18.根据权利要求17所述的制备方法，其中，
粘结剂为煤制沥青；和/或
木质碳粉为果壳碳粉。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其中，
木质碳粉为椰壳碳粉。
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