CN1406866A

CN1406866A - 由石油焦制备高比表面积活性炭的方法

Info

Publication number: CN1406866A
Application number: CN 01126708
Authority: CN
Inventors: 张惠欣; 袁金令; 林国燕; 叶盛琳; 林建屏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2003-04-02

Abstract

本发明是一种由石油焦制备高比表面积活性炭的方法。首先将石油焦粉碎至50－200目，得到具有一定初始孔隙的原料，然后将原料浸渍在碱性介质溶液中，充分接触，添加助溶剂，在惰性气氛中将其活化，洗涤后即可得到超高比表面积活性炭。按上述方法所制备的超高比表面积活性炭杂质含量低，比表面积高，微孔丰富，吸附性能优良，产品质量稳定，且消耗碱性介质的量与现有技术相比大大减少，因此产品性能价格比高。

Description

由石油焦制备高比表面积活性炭的方法

技术领域：本发明属于一种高效吸附剂——活性炭的制备方法，特别是一种以石油焦制备高比表面积活性炭的方法。

背景技术：活性炭作为常用吸附剂，在工业生产及日常生活中必不可少。普通活性炭一般是以煤或各种木材或以植物果壳为原料来制备，煤由于杂质灰分含量高，从而导致活性炭的杂质灰分含量高、比表面积低及吸附效果不理想，不能满足食品、医药、高级环保、军事、化工等重要领域的需要；木屑、果壳、椰壳等则由于受本体性质、产地资源等因素的影响限制了活性炭的发展，因而急需开发具有杂质含量低、比表面积高、吸附性能优良的高效吸附剂。超高比表面积活性炭因具有高的比表面积和丰富的的乳隙结构，是一种优质高效吸附剂。有关起高比表面积活性炭的制备是近年来非常活跃的研究课题。美国专利US5143889以中间相沥青炭微球为原料，采用氢氧化钾KOH为活化剂制得比表面积(BFT)在3000m²/g左右的超高比表面积活性炭，但由于中间相沥青炭微球是通过煤焦油热处理制得的，其回收率仅为10％，因而使生产这种活性炭的成本大大提高。也有关于以石油焦为原料通过化学活化制取超高比表面积活性炭的报道，但都是直接与碱性固体进行固固混合，碱炭比高达10∶1，由于KOH价格昂贵(7000元/吨左右)，因此成本太高，且污染严重。

发明内容：

本发明的目的是要克服上述之缺陷，从而提供一种以(优质)石油焦制备高比表面积活性炭的方法。由该方法制得的活性炭杂质灰分含量低，微孔丰富，吸附性能优良且生产成本低，因此产品性能价格比高。

本发明以石油焦制备(超)高比表面积活性炭的方法是按如下步骤进行：

(1)将石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中进行脱气处理，使之具有一定的初始孔隙的产物A。

(2)配制摩尔浓度为0.1N-1.0N的碱性介质溶液，将产物A置入0.1N-1.0N的碱性介质溶液中，添加一定量的助溶剂，使之混合均匀，在惰性气氛下于600-1000℃下碱性活化处理(即造乳处理)0.5-4.0小时得产物B。

(3)将产物B(按常规方法进行)冷却，洗涤，干燥，得到最终产品。

本发明的方法与已有技术相比具有如下优点：

1、以该石油焦为原料制备的活性炭，其BET比表面积为2000-3200m²/g，微孔丰富，比例高达50-90％。

2、由于该石油焦具有一定的初始孔隙，因此可与碱性介质充分接触(为固液混合)，从而大大降低了碱性介质的消耗，降低了成本，减小了环境污染。

3、采用固液混合方式，既大大降低了碱性介质的消耗，降低了成本，减小了污染，又使反应均一，产品质量稳定。

在具体实施时，本方法中使用的石油焦原料须具有一定的初始孔隙，以便与碱性介质接触充分，反应均匀、完全。在具体实施时，所用石油焦的灰分≤0.20％，挥发分≤8.00％，水分≤0.20％，含碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。

所述的碱性介质可以是氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH或两者的混合物。所用助溶剂可以是乙醇。

本方法所用的活化法是炭素领域中常用的工艺方法，本方法所用的活化设备为转炉，其升温速度应控制在5-20℃/min，使用温度≤1000℃。

本方法中所述洗涤，是指先用稀盐酸洗，再用水洗。

下面是本发明进行制备的几种具体加工实例：

实施例1：将原料石油焦(灰分0.18％，挥发分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)进行破碎，筛分至50-80目，置真空干燥器中进行脱气处理。配制摩尔浓度为0.1N的氢氧化钾(KOH)溶液。取50-80目的石油焦2.000g，浸入50ml已配好的0.1N摩尔浓度的氢氧化钾(KOH)溶液中，滴加2滴乙醇(助溶剂)，混合均匀后干燥。在氨气(N₂)气氛中进行炭化和活化处理(升温速率为20℃/min，终温为800℃，活化时间为2小时)，冷却至室温后取出活化产物，先后用稀盐酸、水洗涤，以除去多余的碱性介质及其产物，干燥后，可制得0.6500g超高比表面积活性炭，其BET比表面积为3152.76m²/g，微孔比表面积为2019.35m²/g，占BET比表面积的64.05％，活化收率为32.50％。

实施例2：将原料石油焦(灰分0.18％，挥发分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)进行破碎，筛分至50-80目，经脱气处理。配制0.2N的KOH溶液。取50-80目的石油焦2.0000g，浸入50ml已配好的摩尔浓度为0.2N的碱性介质氢氧化钾(KOH)溶液中，滴加3滴乙醇，混合均匀后干燥。在氮N₂气氛中进行炭化和活化处理(升温速率为20℃/min，终温为800℃，活化时间为1小时)，冷却至室温后取出活化产物，先后用稀盐酸、水洗涤，以除去多余的碱性介质及其产物，干燥后，制得0.8900g超高比表面积活性炭，其BET比表面积为2823.12m²/g，微孔比表面积为1972.10m²/g，占BET比表面积的69.86％，活化收率为44.50％。

Claims

1、一种由石油焦制备高比表面积活性炭的方法，其特征是按如下步骤进行：

(1)将石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中进行脱气处理，以形成具有一定的初始孔隙的产物A。

(2)配制碱性介质溶液，摩尔浓度为0.1N-1.0N，将产物A置入0.1N-1.0N碱性介质溶液中，添加助溶剂混合均匀，在惰性气氛下于600-1000℃下碱性活化处理0.5-4.0小时得产物B。

(3)将产物B冷却、洗涤、干燥后得产品。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是所述石油焦的灰分≤0.20％，挥发分≤8.00％，水分≤0.20％，合碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的碱性介质可以是氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)，或两者的混合物，所用的助溶剂可以是乙醇。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征是所用的活化设备为转炉，其升温速度为5-20℃/min，使用温度≤1000℃。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征是本方法中所述洗涤，是指先用稀盐酸洗，再用水洗。