CN1569622A - 废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种由废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法，属于活性炭吸附剂制备领域。将废聚苯乙烯泡沫经浓硫酸磺化预处理后，进一步，采用传统的制备工艺来得到活性炭产品。废聚苯乙烯泡沫在通常的炭化条件下会气化，在传统意义上作为生产活性炭的原料是不行的。通过磺化，可以使废聚苯乙烯泡沫实现活性炭的制备。将废聚苯乙烯泡沫作为生产活性炭的一种新原料是一项有积极意义的工作。本发明工艺简单易行，制备成本低廉，有利于废物资源化和环境保护，发展前景广阔。

Description

废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法

本发明是一种废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法，属于活性炭吸附剂制备领域。

目前用于生产活性炭的原料主要有木材类植物质原料和煤等化石燃料，原则上，所有含碳的物质都可以用作生产活性炭的原料，但是有一类高分子材料，如聚苯乙烯在通常的炭化条件下会气化，因而，在传统意义上作为生产活性炭的原料是不行的。通过磺化，使以废聚苯乙烯泡沫为原料实现了活性炭的制备。经查新，这在国内外资料中未见相关报道。

除了塑料循环再生利用，我们国家没有其它更大的动力来促使废旧塑料分类回收的发展。因此，废聚苯乙烯泡沫主要是与其它垃圾混合在一起进行焚烧和填埋以及随意丢弃在环境中。这对环境危害巨大。当然，也有极少部分被利用来进行热能回收和热裂解或制取涂料、胶粘剂等。做这些用途废聚苯乙烯泡沫不见得比其它原料更具有优势；2001年全球聚苯乙烯树脂的总产量约：12500kt。预计到2005年将达到16000kt。聚苯乙烯泡沫是其中的一类产品。该物质在环境中存在的量是巨大的，这一点本身就决定了对它应该有多种合理的利用途径。另外，对于塑料这类产品，无论如何循环再生利用，最终还是要进入环境的。聚苯乙烯泡沫埋在地下200年也不会降解，这就导致在环境中逐渐积累。因此，找到科学的处理方法势在必行。

活性炭是应用广泛的吸附剂和环保产品，是对环境友好的。目前我国活性炭的年产量约10万吨，有关专家作过预测，到2010年我国对活性炭的需求仅水处理一项就可以达到20万吨。应该说活性炭是一个有很好发展前景的行业。虽然聚苯乙烯泡沫是含碳比较高的有机物，但是直接用作活性炭生产的原料是行不通的。因为，不同的高聚物在基本隔绝空气、常压下加热表现出不同的行为，有的会部分转化为炭化物料，如聚氯乙烯、纤维素等；有的会全部分解为小分子物质挥发，比如聚苯乙烯等。所以必须对聚苯乙烯泡沫进行适当的处理，才能使其适合于做生产活性炭的原料。废聚苯乙烯泡沫在环境中存在的量是巨大的，由于没有得到很好的开发和利用，造成了环境污染和资源的浪费。大量的实验工作证明废聚苯乙烯泡沫经过磺化处理后，可以达到这样的目的，适合于做生产活性炭的原料。活性炭是一种在水处理、食品、国防、化工、医药等行业用途广泛的吸附材料和环保产品，不言而喻，将废聚苯乙烯泡沫制备成活性炭具有一定的社会效益和环境效益。

本发明的目的是发明一种工艺简单，生产成本低，有利于环境保护的工艺方法，使废聚苯乙烯泡沫能够转化为可应用的活性炭产品。本发明的基本构思是如下：

将废聚苯乙烯泡沫先经浓硫酸磺化，得到磺化废聚苯乙烯泡沫。磺化废聚苯乙烯泡沫基础上可以采用两条处理路线。一是直接用磷酸浸渍，再经过炭化和活化过程得到活性炭。另外，磺化废聚苯乙烯泡沫可以直接炭化得到炭化料。在炭化料的基础上可以采用水蒸气活化制备活性炭，也可以将炭化料磨粉、成型后，再经过一次炭化过程，然后用水蒸气活化来制备活性炭。

浓硫酸的预处理是在200℃以下到室温的范围内进行，主要的目的是充分使聚苯乙烯泡沫发生磺化。得到的中间物料是粘稠略带弹性、半透明淡褐色的浆糊状物质，如果有白心则说明没有处理好，会严重影响收率和产品质量。硫酸用量的质量比为物料的0.5至4倍；磷酸浸渍过程要使磷酸与中间物料充分混合。磷酸用量的质量比为物料的2至4倍；炭、活化的温度要求在400-700℃的范围内进行；后处理包括酸洗、水洗、干燥、粉碎、磨粉等普通做法，根据所得产品需要进行选用；炭化过程可以选用耐酸的设备，炭化温度可以在500-800℃的范围内，根据要得到的炭化料的质量选用；制备定型颗粒活性炭时，磨粉要求在180-200目；成型过程可以选用适合的成型设备。粘合剂可以用木焦油、煤焦油和淀粉等。另外需加少量的水。例如：炭粉、木焦油和水的比例可以按质量比4∶2∶1配成；活化过程可以根据需要采用适当的活化设备和活化气体进行。

本发明的优点是：能够很好地利用聚苯乙烯泡沫废料进行生产活性炭，达到废物利用，有利环保的目的。该工艺简单易行、成本低、效果好。

本发明的实施例：

实施例1

取废聚苯乙烯泡沫100g，浓硫酸预处理过程是用浓硫酸在180℃处理物料，酸的用量为物料的2倍；时间是30min。得到的中间物料是粘稠略带弹性、半透明淡褐色的浆糊状物质。此中间物质经过洗涤，以除去物料表面过量的酸，然后，放入耐酸、耐高温容器，比如：瓷坩埚，此时加入物料3倍的磷酸活化剂，然后在500℃活化，既从室温加热到500℃，并保温60min，得到活化料，最后经水洗、干燥，就得到粉状活性炭成品63g。活性炭的得率按废聚苯乙烯泡沫质量计为63％。

实施例2

取废聚苯乙烯泡沫100g，浓硫酸预处理过程是用浓硫酸在180℃处理物料，酸的用量为物料的2倍；时间是30min。得到的中间物料是粘稠略带弹性、半透明淡褐色的浆糊状物质。此中间物质经过洗涤，以除去物料表面过量的酸，然后，放入耐酸、耐高温容器，比如：瓷坩埚，在600℃进行炭化，既从室温加热到600℃，并保温60min，得到炭化料80g。将此炭化料移入小型活化设备以水蒸气为活化剂，每小时通入量为400g，在950℃下活化60min可以得到活化料，再将活化料磨成粉，得到粉状活性炭35g。活性炭的得率按废聚苯乙烯泡沫质量计为35％。

实施例3

取废聚苯乙烯泡沫100g，浓硫酸预处理过程是用浓硫酸在180℃处理物料，酸的用量为物料的2倍；时间是30min。得到的中间物料是粘稠略带弹性、半透明淡褐色的浆糊状物质。此中间物质经过洗涤，以除去物料表面过量的酸，然后，放入耐酸、耐高温容器，比如：瓷坩埚，在700℃进行炭化，既从室温加热到700℃，并保温60min，得到炭化料140g。将此炭化料磨成180-200目的粉，然后加入70g木焦油和14ml的水，充分混合、成型，再经过700℃炭化，得到炭化料99g，将此炭化料移入小型活化设备以水蒸气为活化剂，每小时通入量为400g，在950℃下活化60min可以得到定型颗粒活性炭40g。活性炭的得率按废聚苯乙烯泡沫质量计为20％。

Claims (4)

1一种由废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法，属于活性炭吸附剂制备领域。其特征是将废聚苯乙烯泡沫经浓硫酸磺化预处理后，采用传统的制备工艺来得到不同类型的活性炭产品。

2根据权利要求1所述的废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法，其特征是硫酸用量的质量比为废聚苯乙烯泡沫的0.5至4倍；浓硫酸的预处理是在200℃到室温的范围内进行，在此基础上加入磷酸，经400-700℃温度范围内活化后，得到活性炭产品。

3根据权利要求1所述的废聚苯乙烯泡沫制备活性炭的方法，其特征是硫酸用量的质量比为废聚苯乙烯泡沫的0.5至4倍；浓硫酸的预处理是在200℃到室温的范围内进行，在此基础上，在温度范围400-700℃进行炭化，得到炭化物料。

4根据权利要求1、3所述的废聚苯乙烯泡沫处理方法，其特征是硫酸用量的质量比为废聚苯乙烯泡沫的0.5至4倍；浓硫酸的预处理是在200℃到室温的范围内进行，然后进行炭化，得到炭化物料。在此基础上对炭化料进行磨粉、成型等处理或不处理，然后，采用水蒸气在750-1000℃的温度范围内进行活化，制备活性炭。