專利名稱：由石油焦制備高比表面積活性炭的方法
技術領域：
本發明屬于一種高效吸附劑——活性炭的制備方法，特別是一種以石油焦制備高比表面積活性炭的方法。
背景技術：
活性炭作為常用吸附劑，在工業生產及日常生活中必不可少。普通活性炭一般是以煤或各種木材或以植物果殼為原料來制備，煤由于雜質灰分含量高，從而導致活性炭的雜質灰分含量高、比表面積低及吸附效果不理想，不能滿足食品、醫藥、高級環保、軍事、化工等重要領域的需要；木屑、果殼、椰殼等則由于受本體性質、產地資源等因素的影響限制了活性炭的發展，因而急需開發具有雜質含量低、比表面積高、吸附性能優良的高效吸附劑。超高比表面積活性炭因具有高的比表面積和豐富的的乳隙結構，是一種優質高效吸附劑。有關起高比表面積活性炭的制備是近年來非常活躍的研究課題。美國專利US5143889以中間相瀝青炭微球為原料，采用氫氧化鉀KOH為活化劑制得比表面積(BFT)在3000m2/g左右的超高比表面積活性炭，但由于中間相瀝青炭微球是通過煤焦油熱處理制得的，其回 收率僅為10％，因而使生產這種活性炭的成本大大提高。也有關于以石油焦為原料通過化學活化制取超高比表面積活性炭的報道，但都是直接與堿性固體進行固固混合，堿炭比高達10∶1，由于KOH價格昂貴(7000元/噸左右)，因此成本太高，且污染嚴重。
發明內容
本發明的目的是要克服上述之缺陷，從而提供一種以(優質)石油焦制備高比表面積活性炭的方法。由該方法制得的活性炭雜質灰分含量低，微孔豐富，吸附性能優良且生產成本低，因此產品性能價格比高。
本發明以石油焦制備(超)高比表面積活性炭的方法是按如下步驟進行(1)將石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中進行脫氣處理，使之具有一定的初始孔隙的產物A。
(2)配制摩爾濃度為0.1N-1.0N的堿性介質溶液，將產物A置入0.1N-1.0N的堿性介質溶液中，添加一定量的助溶劑，使之混合均勻，在惰性氣氛下于600-1000℃下堿性活化處理(即造乳處理)0.5-4.0小時得產物B。
(3)將產物B(按常規方法進行)冷卻，洗滌，干燥，得到最終產品。
本發明的方法與已有技術相比具有如下優點1、以該石油焦為原料制備的活性炭，其BET比表面積為2000-3200m2/g，微孔豐富，比例高達50-90％。
2、由于該石油焦具有一定的初始孔隙，因此可與堿性介質充分接觸(為固液混合)，從而大大降低了堿性介質的消耗，降低了成本，減小了環境污染。
3、采用固液混合方式，既大大降低了堿性介質的消耗，降低了成本，減小了污染，又使反應均一，產品質量穩定。
在具體實施時，本方法中使用的石油焦原料須具有一定的初始孔隙，以便與堿性介質接觸充分，反應均勻、完全。在具體實施時，所用石油焦的灰分≤0.20％，揮發分≤8.00％，水分≤0.20％，含碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。
所述的堿性介質可以是氫氧化鈉NaOH、氫氧化鉀KOH或兩者的混合物。所用助溶劑可以是乙醇。
本方法所用的活化法是炭素領域中常用的工藝方法，本方法所用的活化設備為轉爐，其升溫速度應控制在5-20℃/min，使用溫度≤1000℃。
本方法中所述洗滌，是指先用稀鹽酸洗，再用水洗。
下面是本發明進行制備的幾種具體加工實例實施例1將原料石油焦(灰分0.18％，揮發分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)進行破碎，篩分至50-80目，置真空干燥器中進行脫氣處理。配制摩爾濃度為0.1N的氫氧化鉀(KOH)溶液。取50-80目的石油焦2.000g，浸入50ml已配好的0.1N摩爾濃度的氫氧化鉀(KOH)溶液中，滴加2滴乙醇(助溶劑)，混合均勻后干燥。在氨氣(N2)氣氛中進行炭化和活化處理(升溫速率為20℃/min，終溫為800℃，活化時間為2小時)，冷卻至室溫后取出活化產物，先后用稀鹽酸、水洗滌，以除去多余的堿性介質及其產物，干燥后，可制得0.6500g超高比表面積活性炭，其BET比表面積為3152.76m2/g，微孔比表面積為2019.35m2/g，占BET比表面積的64.05％，活化收率為32.50％。
實施例2將原料石油焦(灰分0.18％，揮發分7.02％，水分0.13％，含碳量92.60％)進行破碎，篩分至50-80目，經脫氣處理。配制0.2N的KOH溶液。取50-80目的石油焦2.0000g，浸入50ml已配好的摩爾濃度為0.2N的堿性介質氫氧化鉀(KOH)溶液中，滴加3滴乙醇，混合均勻后干燥。在氮N2氣氛中進行炭化和活化處理(升溫速率為20℃/min，終溫為800℃，活化時間為1小時)，冷卻至室溫后取出活化產物，先后用稀鹽酸、水洗滌，以除去多余的堿性介質及其產物，干燥后，制得0.8900g超高比表面積活性炭，其BET比表面積為2823.12m2/g，微孔比表面積為1972.10m2/g，占BET比表面積的69.86％，活化收率為44.50％。
權利要求
1.一種由石油焦制備高比表面積活性炭的方法，其特征是按如下步驟進行(1)將石油焦原料粉碎至50-200目，并在200-400℃的真空干燥器中進行脫氣處理，以形成具有一定的初始孔隙的產物A。(2)配制堿性介質溶液，摩爾濃度為0.1N-1.0N，將產物A置入0.1N-1.0N堿性介質溶液中，添加助溶劑混合均勻，在惰性氣氛下于600-1000℃下堿性活化處理0.5-4.0小時得產物B。(3)將產物B冷卻、洗滌、干燥后得產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述石油焦的灰分≤0.20％，揮發分≤8.00％，水分≤0.20％，合碳量≥92.00％，苯吸附率≥4.50％。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的堿性介質可以是氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鉀(KOH)，或兩者的混合物，所用的助溶劑可以是乙醇。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所用的活化設備為轉爐，其升溫速度為5-20℃/min，使用溫度≤1000℃。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征是本方法中所述洗滌，是指先用稀鹽酸洗，再用水洗。
全文摘要
本發明是一種由石油焦制備高比表面積活性炭的方法。首先將石油焦粉碎至50－200目，得到具有一定初始孔隙的原料，然后將原料浸漬在堿性介質溶液中，充分接觸，添加助溶劑，在惰性氣氛中將其活化，洗滌后即可得到超高比表面積活性炭。按上述方法所制備的超高比表面積活性炭雜質含量低，比表面積高，微孔豐富，吸附性能優良，產品質量穩定，且消耗堿性介質的量與現有技術相比大大減少，因此產品性能價格比高。
文檔編號C01B31/00GK1406866SQ01126708
公開日2003年4月2日 申請日期2001年9月6日 優先權日2001年9月6日
發明者張惠欣, 袁金令, 林國燕, 葉盛琳, 林建屏 申請人:張惠欣, 袁金令, 林國燕, 葉盛琳, 林建屏