CN117504824B - 甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法，属于活性炭的技术领域，解决了现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题。甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。甲烷净化方法，采用上述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭的技术领域，具体而言，涉及甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法。
背景技术
在污水厌氧处理、污泥浓缩与消化、以及垃圾处置过程中，有大量的恶臭物质和挥发性有机物产生，其组分主要是硫化氢、氨、甲烷、硫醇、挥发性有机酸等。目前，生物法主要是去除恶臭气体中的氨、硫化氢和挥发性有机酸等污染物质，对甲烷的去除效果甚微。恶臭气体中的甲烷浓度通常不高，作为能源回收利用在经济上不合算，但若直接排放则有重大的安全隐患，因为甲烷浓度在5%～15%之间极易发生爆炸。并且，甲烷属温室气体，其温室效应是二氧化碳的26倍，对甲烷进行处理显得日益重要。
吸附法是常用的甲烷净化方法。活性炭是一种优良的吸附剂，但市面上的活性炭的甲烷吸附率一般在10%左右，不能满足实际工程需求。
发明内容
本发明的主要目的在于提供甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法，以解决现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
甲烷吸附用活性炭的制备方法，包括以下步骤：
将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；
对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；
将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；
对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5～1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1～0.2。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
作为上述的甲烷吸附用活性炭的制备方法的进一步改进：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了甲烷吸附用活性炭的制备方法，技术方案如下：
甲烷净化方法，采用上述第一方面所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法以及甲烷净化方法具有以下优点：
首先，本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法通过在活性炭上掺氮，成功引入含氮基团如氨基、胺类基团、酰胺类基团、氮杂环基团中的一种或多种，这些含氮基团具有电负性，使得活性炭具有优异的电子导电性，有助于甲烷吸附；并且，引入的氮原子可以改变氮掺杂位点处碳材料的电子结构，引起局部电荷积累和局域电子态密度的变化，有效促进电子转移反应，加速甲烷分子的吸附。
当采用碱性的氮源时，氮源可以在活性炭表面蚀刻去除杂质并生成孔隙，可以避免这些杂质影响甲烷的吸附并显著提升活性炭的微孔体积，进而提升甲烷的吸附位点数量，从而提升甲烷吸附率。当无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水等弱碱时，残留在活性炭表面的无机氮源可以在热处理过程中分解造孔，可以在提升微孔体积的同时增加合适数量的介孔和大孔，进一步提升孔隙的发达程度，有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，从而增加了对甲烷的吸附能力。当有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺等弱碱时，造孔反应强度适宜，可以使较小孔径的微孔增大为较大孔径的微孔，从而增加透气性，提升甲烷的扩散效果。
通过对第一浸渍体进行热处理，使得含氮基团与活性炭碳基强力结合，再生后可以较大限度恢复吸附容量，可以长时间再生使用，从而可以显著降低甲烷净化成本。同时，热处理可以使部分微孔转化为介孔，不仅有利于甲烷通过介孔和大孔向微孔扩散，增加了对甲烷的吸附能力，而且有利于后续金属离子的扩散吸附。
其次，本发明进一步在含氮基团改性的活性炭的表面引入铜和/或锰的氧化物，一方面可以丰富材料的孔道，增强甲烷吸附能力，另一方面由于金属氧化物与甲烷类气体具有络合作用，可以增强对甲烷的化学吸附作用。当同时引入铜和锰的氧化物时，多组份的金属氧化物之间会发生协同作用，可以进一步增强对甲烷的化学吸附能力。利用氮物种与金属氧化物之间的相互作用，在经过掺氮处理的改性活性炭上引入金属氧化物，可有效提高铜锰氧化物活性物种的分散性和稳定性，进而进一步提高对甲烷的吸附能力。
由此可见，本发明的甲烷吸附用活性炭的制备方法的工艺简单，原料成本低，易于控制，所得甲烷吸附用活性炭不仅具有含氮基团和金属氧化物，而且比表面积、微孔体积和总孔体积高，还具有适宜数量的介孔和大孔，兼具优异的物理吸附和化学吸附作用，对甲烷具有优异的吸附效果，使用寿命长，甲烷净化成本低，有效解决了现有技术中活性炭的甲烷吸附效果差的技术问题，具有极强的实用性。
下面结合附图和具体实施方式对本说明书提供的发明创造的实施例做进一步的说明。本说明书提供的发明创造的实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本说明书提供的发明创造的实施例的实践了解到。
附图说明
构成本说明书提供的发明创造的实施例的一部分的附图用来辅助对本说明书提供的发明创造的实施例的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书提供的发明创造的实施例中有关的说明可用于解释本说明书提供的发明创造的实施例，但不构成对本说明书提供的发明创造的实施例的不当限定。
图1为实施例3的甲烷吸附用活性炭的SEM照片。
图2为本发明的甲烷饱和吸附容量测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本说明书提供的发明创造的实施例进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本说明书提供的发明创造的实施例。在结合附图对本说明书提供的发明创造的实施例进行说明前，需要特别指出的是：
本说明书提供的发明创造的实施例中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案、技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案、技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本说明书提供的发明创造的实施例的实施例通常仅是本说明书提供的发明创造的实施例的一分部实施例而不是全部实施例，因此，基于本说明书提供的发明创造的实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书提供的发明创造的实施例保护的范围。
关于本说明书提供的发明创造的实施例中术语和单位：本说明书提供的发明创造的实施例的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外，本说明书提供的发明创造的实施例中的其他相关术语和单位，均可基于本说明书提供的发明创造的实施例相关内容得到合理的解释。
实施例1：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为磷酸铵，所述有机氮源为尿素；所述第一溶液中氮源的浓度为1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4；活性炭在第一溶液中等体积浸渍5h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在600℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.2；改性活性炭在第二溶液中浸渍5h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在200℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为24.6%。
实施例2：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为磷酸氢二铵，所述有机氮源为二苯胺；所述第一溶液中氮源的浓度为0.7mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.5；活性炭在第一溶液中等体积浸渍8h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1；改性活性炭在第二溶液中浸渍10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在300℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为29.8%。而掺氮前的活性炭的甲烷饱和吸附容量仅为10.3%。
实施例3：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸铵，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.6；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为31.5%。
实施例4：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸氢铵，所述有机氮源为三乙胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1.2mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.7；活性炭在第一溶液中等体积浸渍6h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在600℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为1；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.1；改性活性炭在第二溶液中浸渍5h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在300℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为25.2%。
实施例5：本实施例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为氨水，所述有机氮源为吡啶；所述第一溶液中氮源的浓度为0.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.8；活性炭在第一溶液中等体积浸渍10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在800℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.2；改性活性炭在第二溶液中浸渍10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为27.5%。
对照例1：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源，所述第一溶液呈碱性；所述无机氮源为碳酸铵，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.6；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到掺氮活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为21.5%。与实施例3相比，本对照例的掺氮活性炭的甲烷饱和吸附容量出现明显地下降，说明后续金属氧化物的引入也对甲烷的吸附产生了积极的促进作用。
对照例2：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后浸渍于含有铜盐和锰盐的第二溶液中，固液分离后得到浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与活性炭的摩尔比值为0.15；活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到掺金属氧化物活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为19.7%。与实施例3相比，本对照例的掺金属氧化物活性炭的甲烷饱和吸附容量出现明显地下降，说明同时引入金属氧化物和含氮基团更有助于提升甲烷吸附量。
对照例3：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有有机氮源，所述第一溶液呈碱性，所述有机氮源为吡啶二胺；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为23.3%。由此可见，单一的有机氮源对甲烷吸附效果的提升有限。
对照例4：本对照例的甲烷吸附用活性炭的制备方法包括以下步骤：
（1）将活性炭洗涤至中性，然后将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体。
所述第一溶液中含有无机氮源，所述第一溶液呈碱性，所述无机氮源为碳酸铵；所述第一溶液中氮源的浓度为1mol/L；活性炭在第一溶液中等体积浸渍7h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
（2）在惰性气氛保护下将第一浸渍体在700℃下焙烧1小时，得到改性活性炭。
（3）将改性活性炭浸渍于含有铜盐和/或锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体。
所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.8；锰离子和铜离子之和与改性活性炭的摩尔比值为0.15；改性活性炭在第二溶液中浸渍7h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
（4）在惰性气氛保护下将第二浸渍体在250℃下焙烧1小时，得到甲烷吸附用活性炭，测试得到其甲烷饱和吸附容量为21.2%。由此可见，有机氮源和无机氮源共存时对甲烷吸附效果的改进效果最好。
图1为实施例3的甲烷吸附用活性炭的SEM照片。如图1所示，实施例3的甲烷吸附用活性炭具有丰富的孔径结构，在适量的大孔内部不规则分布着介孔和大量的微孔，这样的孔径分布能够显著增加甲烷透气性，从而增强对甲烷气体的吸附能力。
采用BSD-PM2高性能比表面积及微孔分析仪测试得到掺氮前活性炭的总孔体积为0.7098mL/g，微孔体积为0.5746mL/g，微孔体积占比为0.81，但是，实施例3的甲烷吸附用活性炭的总孔体积为0.7459mL/g，微孔体积为0.5902mL/g，微孔体积占比为0.79，对比可知，实施例3的总孔体积和微孔体积均显著提升，但是微孔占比有所下降，说明有较多的大孔和介孔生成。
图2为本发明的甲烷饱和吸附容量测试装置的结构示意图。
如图2所示，将在100℃烘箱中烘干2h后的材料装入U型玻璃测定管（以下简称玻璃管）中。然后使用氮气、高纯甲烷这2种钢瓶标准气，经过减压阀后分别经过质量流量计控制流量，然后进入混气瓶混合，混合气再通玻璃管中进行甲烷饱和吸附容量的测定。测定条件为：材料重量为5g，混合后的气体总流量为1L/min，其中甲烷体积分数为10%；每隔1h称量玻璃管的质量直至恒重（两次称重质量差小于0.01g），此时达到吸附饱和。最后计算材料的甲烷饱和吸附容量=[(m1-m)-(m0-m)]/(m0-m)，其中，m为空玻璃管的质量，m0为吸附前玻璃管和材料的总质量，m0-m=5g，m1为吸附饱和时玻璃管和材料的总质量。
在上述实施例中，掺氮前的活性炭优选但是不限于采用以下的制备方法制备得到：
（1）将一次炭化料和第一粘接剂混合，得到预混料。
所述一次炭化料由生物质原料在500～600℃绝氧炭化1～2h后再研磨过筛（200目筛网）后得到。所述的生物质原料为竹、酒糟、果壳、污泥、秸秆中的任意几种。
步骤（1）在制粉机中进行，搅拌速度为2500～3500r/min，搅拌10～20s后得到预混料。
所述第一粘接剂包括淀粉和碱性物质构成的第一粘结改性混合物；所述碱性物质包括钠、钾、铝、镁、钙中任意几种金属元素，可以是强碱、中强碱或弱碱；所述淀粉为玉米淀粉和/或木薯淀粉；并且/或者，所述第一粘接剂包括纤维素与纤维构成的第二粘结改性混合物，所述纤维素为羧甲基纤维素钠和/或羟丙基甲基纤维素，所述纤维为玻璃纤维和/或木质纤维。
在第一粘结改性混合物中，通过将淀粉预糊化，能够显著提升粘结性能，同时，碱性物质既能够增加活性炭骨架强度，又能产生一定的孔隙。在第二粘结改性混合物中，纤维能够交织形成三维网络结构，进而增加活性炭的机械强度和孔隙度。
所述第一粘结改性混合物的制备包括以下步骤：将淀粉和分散剂混匀后加热至70～90℃；加入碱性物质（粉末或配制成溶液），继续加热至140～160℃；然后干燥，即得到第一粘结改性混合物。分散剂为水，分散剂与淀粉的质量比值为2～4；碱性物质与淀粉的质量比值为0.1～0.8；第一粘结改性混合物与一次炭化料的质量比值为0.01～0.15。由此，将淀粉和碱性物质经特定配比和工艺制成混合粉体后再与一次炭化料相混合，能够使各组分更充分地接触，使淀粉和碱性物质充分发挥其作用。若直接将淀粉和分散剂混匀后加热至140～160℃，干燥即得到预糊化淀粉。
所述木质纤维由废纸切割后经180目筛网过筛得到，由此，实现废物的高价值利用；纤维与纤维素的质量比值为8～15；第二粘结改性混合物与一次炭化料的质量比值为0.01～0.1。
（2）将预混料、第二粘结剂和助剂混合，得到混合料。
步骤（2）在捏合机中进行，搅拌速度为80～120r/min，将预混料和第二粘接剂搅拌5～10min后再加入助剂，继续搅拌10～20min后得到混合料。
所述第二粘接剂包括糖蜜，所述糖蜜为甘蔗糖蜜和/或甜菜糖蜜，糖蜜与一次炭化料的质量比值为0.1～0.8；助剂为水，每100g一次炭化料对应加入20～40mL助剂。
（3）将混合料造粒为70～500目的颗粒。
（4）在CO2气氛（流量为500mL/min）、800～900℃下将颗粒活化2～3h，即得到活性炭。
上述的活性炭的制备方法以及制备得到的活性炭具有以下优点：
第一，不再以沥青、煤焦油等油性物质作为粘接剂，而是采用低价易得、绿色环保的有机粘接剂，活化过程中无有害气体生成，绿色环保。
第二，所使用的粘接剂本身含有大量的炭元素，且在活化过程中因为氧、氢等元素的脱除也会留下一定的孔结构，对于碘值的提升具有正向作用。
第三，所使用的粘接剂在活化过程中不会产生油性物质，因此，无需进行二次炭化处理，挤出成型烘干后直接进行活化处理即可得到活性炭，显著降低了能耗。
第四，两种粘接剂采用特定的加料顺序，使得各组分充分接触，从而显著提升了活性炭的机械强度，延长使用寿命。同时，糖蜜内部含有大量的镁钙磷酸盐，在高温活化后也可以形成金属氧化物骨架，起到增强活性炭力学性能的作用。
本发明的甲烷净化方法的实施例为采用上述实施例所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
以上对本说明书提供的发明创造的实施例的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本说明书提供的发明创造的实施例。基于本说明书提供的发明创造的实施例的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他优选实施方式和实施例，都应当属于本说明书提供的发明创造的实施例保护的范围。
Claims (10)
1.甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
将活性炭浸渍于含有氮源的第一溶液中，固液分离后得到第一浸渍体；
对第一浸渍体进行焙烧处理，得到改性活性炭；
将改性活性炭浸渍于含有铜盐和锰盐的第二溶液中，固液分离后得到第二浸渍体；
对第二浸渍体进行焙烧处理，得到甲烷吸附用活性炭；
其中，第一浸渍体在600～800℃下焙烧；第二浸渍体在200～300℃下焙烧。
2.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中含有有机氮源和无机氮源；并且/或者，所述第一溶液呈碱性。
3.如权利要求2所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述无机氮源为磷酸铵、磷酸氢二铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氨水中的任意几种；所述有机氮源为尿素、二苯胺、三聚氰胺、吡啶、吡啶二胺、三乙胺、N,N-二异丙基乙胺、三乙烯二胺中的任意几种。
4.如权利要求3所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一溶液中氮源的浓度为0.5～1.5mol/L，无机氮源和有机氮源的摩尔比值为0.4～0.8。
5.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：活性炭在第一溶液中等体积浸渍5～10h后固液分离，烘干即得到第一浸渍体。
6.如权利要求4所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第一浸渍体在600～800℃下焙烧1～2小时后得到改性活性炭。
7.如权利要求1所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：所述第二溶液中锰离子和铜离子的摩尔比值为0.5～1。
8.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：改性活性炭在第二溶液中浸渍5～10h后固液分离，然后烘干即得到第二浸渍体。
9.如权利要求7所述的甲烷吸附用活性炭的制备方法，其特征在于：第二浸渍体在200～300℃下焙烧1～2小时后得到甲烷吸附用活性炭。
10.甲烷净化方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到的甲烷吸附用活性炭。
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