CN1554477A - 一种用于储存甲烷的成型活性炭的制备方法 - Google Patents

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李建刚
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Abstract

一种用于储存甲烷的成型活性炭的制备方法是将羧甲基纤维素与蒸馏水搅拌粘稠状羧甲基纤维素溶液，再与干燥的粉状活性炭混合后，搅拌均匀，压制成块，烘干，在150～250℃、氮气保护下，热处理30～120min，得成型活性炭。本发明具有对甲烷具有良好的吸附性能，在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量最高可达168V/V，成本较低的优点。

Description

一种用于储存甲烷的成型活性炭的制备方法
技术领域：
本发明属于一种活性炭的制备方法，具体地说涉及一种用于储存甲烷的成型活性炭的制备方法。
背景技术：
汽车工业的迅猛发展使得世界可开采的石油资源日益短缺，且污染严重。随着世界能源危机的加剧和环保意识的增强，天然气作为替代燃料日益受到重视。
目前，天然气的储存方法有两种：压缩储存法(CNG)和吸附储存法(ANG)。CNG技术虽然已经实现工业化，但其存在不安全因素以及功耗高，投资大等缺点，而ANG技术在3.5MPa下的天然气储存量就相当或大于CNG在20MPa下的储存量，其循环性能也非常好，大大减小了不安全因素，且能耗低，有更高的使用价值。天然气的主要成分是甲烷，活性炭和活性炭纤维因其丰富的微孔结构和良好的循环性能成为甲烷的优良吸附剂。目前国内据新型炭材料，2000，15(2)，6～10报道，以酚醛树脂为粘结剂的成型活性炭对甲烷的体积吸附量在3.4MPa下达到了140V/V，但其后处理需高温活化，增加了制备难度；据美国专利US6,475,411 B1，Nov.5，2002报道，用活性炭纤维制备的块状炭纤维在3.5MPa下体积吸附量可达150V/V，但炭纤维成本较高。
发明内容：
本发明的目的是提供一种具有较大甲烷体积吸附量、成本低、适于工业化应用的成型活性炭的制备方法。
本发明的成型活性炭以粉状活性炭(AC)和羧甲基纤维素(CMC)等为原料，其制备方法包括如下步骤：
1)将羧甲基纤维素与蒸馏水以1∶8～12的重量比混合，搅拌成透明无絮状物的粘稠状羧甲基纤维素溶液；
2)将上述羧甲基纤维素溶液与干燥的粉状活性炭以羧甲基纤维素∶粉状活性炭为10～45∶100的重量比混合后，搅拌均匀，在30～70MPa下压制成块，于110℃下烘干得块状活性炭，；
3)上述块状活性炭在150～250℃、氮气保护下，热处理30～120min，即得成型活性炭。
本发明具有如下优点：
1)以羧甲基纤维素为粘结剂压制的成型活性炭，其对甲烷具有良好的吸附性能，在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量最高可达168V/V。
2)羧甲基纤维素的成本较低，作为粘结剂后用以释放微孔的后处理温度低于250℃，可以大大降低生产成本。
具体实施方式：
实施例1
羧甲基纤维素与蒸馏水以1∶8的重量比混合后搅拌均匀，制得透明无絮状物的羧甲基纤维素溶液。将粉状活性炭与此羧甲基纤维素溶液以羧甲基纤维素∶粉状活性炭为20∶100的重量比混合，搅拌均匀，以30MPa的压力压制成圆柱形的块状活性炭，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至150℃，停留30min，降至室温，取出即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为115V/V。
实施例2
压制以前的制备方法同例1，以50MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至200℃，停留90min，降至室温，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为131V/V。
实施例3
压制以前的制备方法同例1，以70MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至225℃，停留120min，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为168V/V。
实施例4
羧甲基纤维素与蒸馏水以1∶10的重量比混合后搅拌均匀，制得透明无絮状物的羧甲基纤维素溶液。将粉状活性炭与此羧甲基纤维素溶液以羧甲基纤维素∶粉状活性炭为35∶100的重量比混合，搅拌均匀。以30MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至200℃，停留90min，降至室温，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为132V/V。
实施例5
压制以前的制备方法同例4，以70MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至200℃，停留90min，降至室温，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为155V/V。
实施例6
羧甲基纤维素与蒸馏水以1∶10的比例混合后搅拌均匀，制得透明无絮状物的羧甲基纤维素溶液。将粉状活性炭与此羧甲基纤维素溶液以羧甲基纤维素∶粉状活性炭为45∶100的重量比混合，搅拌均匀，以30MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至250℃，停留60min，降至室温，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为142V/V。
实施例7
压制以前的制备方法同例6，以70MPa的压力压制成型，在110℃下烘干。然后在氮气保护下，以2℃/min的速度升至250℃，停留30min，降至室温，即得成型活性炭。此成型活性炭在25℃、3.6MPa下的甲烷体积吸附量为135V/V。

Claims (1)

1、一种用于储存甲烷的成型活性炭的制备方法，其特征在于制备过程包括如下步骤：
(1)将羧甲基纤维素与蒸馏水以1∶8～12的重量比混合，搅拌成透明无絮状物的粘稠状羧甲基纤维素溶液；
(2)将上述羧甲基纤维素溶液与干燥的粉状活性炭以羧甲基纤维素∶粉状活性炭为10～45∶100的重量比混合后，搅拌均匀，在30～70MPa下压制成块，于110℃下烘干得块状活性炭，；
(3)上述块状活性炭在150～250℃、氮气保护下，热处理30～120min，即得成型活性炭。
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