一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法
【專利摘要】一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法是將酚類與醛類按照摩爾比為1:2-6加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90℃，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%-3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護炭化，再進行活化，降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。本發明具有孔徑可控、操作條件溫和、成本低廉的優點。
【專利說明】一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于一種制備孔結構可控的酚醛樹脂基球狀活性炭的方法。
【背景技術】
[0002]球狀活性炭具有良好的球形度、吸附量大、填充密度均勻、阻力小等優點，在催化、化工分離、環保、醫療等方面具有重要的作用。目前制備球狀活性炭的原料包括浙青、酚醛樹脂、聚苯乙烯球等。由于酚醛樹脂的原料價廉易得，并且合成方便，炭化收率高，含雜質量低以及具有良好的機械強度和耐熱性能，而成為制備球狀活性炭的主要前驅體。
[0003]楊俊兵(專利號CN98115717.3)等將酚醛樹脂、固化劑、溶劑混合后，減壓除去溶劑，再進行破碎、篩分得到預定粒度的顆粒，將此顆粒與加入表面活性劑的水溶液，利用乳化法制備樹脂基小球，得到的樹脂基小球再進行炭化、活化后得到酚醛樹脂基球狀活性炭，此方法過程復雜，重現性差。王芙蓉(專利號CN200410012346.X)以水和乙醇混合物為溶劑，聚乙烯醇為表面活性劑，加熱酚醛樹脂得到樹脂小球，但是該方法適合于制備微米級小球，生產0.3mm以上的小 球時球徑分布變寬。李開喜(專利號101157451B)等將預處理料加入酚醛樹脂的醇溶液中，再添加表面活性劑，混合物在高壓釜中加熱攪拌到110-140°C。以上這些方法都不能很好的調控球狀活性炭的孔徑，且在高壓釜中反應，條件苛刻。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種孔徑可控、操作條件溫和、成本低廉的酚醛樹脂基球狀活性炭制備方法。
[0005]本發明實施過程如下:
[0006]將酚類與醛類按照摩爾比為1: (2-6)加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90°C，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%_3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700-1000°C炭化，然后再通入二氧化碳或水蒸氣進行活化，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
[0007]如上所述所用酚類為間乙苯酚、間叔丁基苯酚、1-萘酚、1，5- 二羥基萘中的一種或者多種混合；醛類為甲醛、多聚甲醛；催化劑為三乙胺、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鋇；分散劑為聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯膠；固化劑為六甲基四胺、三聚氰胺、苯胺；造孔劑
為聚乙二醇、乙二醇。
[0008]如上所述的炭化條件是:升溫速率為1_5°C /min,炭化溫度為700-1000°C，炭化時間為0_lh。
[0009]如上所述的活化條件是:活化溫度為700-1000°C，活化時間為l_3h。
[0010]本發明的優點
[0011]1、從分子層面控制球狀活性炭的孔徑。[0012]2、成本低廉，以更基礎的原料來制備酚醛樹脂球。
[0013]3、操作條件溫和，成球反應在常壓下進行。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
[0015]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量
2.5%的乙二醇，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
[0016]實施例2
[0017]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量
2.8%的聚乙二醇，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至1000°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0018]實施例3
[0019]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:2加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.85%三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續攪拌60分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺，繼續攪拌2小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700°C，不炭化，然后再通入水蒸氣進行活化lh，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0020]實施例4
[0021]將間叔丁基苯酚與甲醛按照摩爾比為1:6加入水中，將間叔丁基苯酚摩爾量
0.75%的氨水加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間叔丁基苯酚摩爾量30%的十二烷基磺酸鈉，繼續攪拌20分鐘后加入間叔丁基苯酚摩爾量1%的三聚氰胺，繼續攪拌5小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至900°C炭化lh，然后再通入CO2進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0022]實施例5
[0023] 將1-萘酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:5加入水中，將1-萘酚摩爾量1%的氨水加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1-萘酚摩爾量20%的阿拉伯膠，繼續攪拌30分鐘后加入1-萘酚摩爾量12%的苯胺，1-萘酚摩爾量15%的乙二醇，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至800°C炭化2h，然后再通入CO2進行活化3h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。[0024]實施例6
[0025]將1，5- 二羥基萘與甲醛按照摩爾比為1:2加入水中，將1，5- 二羥基萘摩爾量
0.8%的氫氧化鋇加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1，5-二羥基萘摩爾量10%的聚乙烯醇，繼續攪拌30分鐘后加入1，5- 二羥基萘摩爾量2%的六次甲基四胺，I, 5- 二羥基萘摩爾量5%的聚乙二醇，繼續攪拌5小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至900攝氏度炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0026]實施例7
[0027]將1-萘酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:3加入水中，將1-萘酚摩爾量10%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1-萘酚摩爾量30%的阿拉伯膠，繼續攪拌30分鐘后加入1-萘酚摩爾量1%的三聚氰胺，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至800°C炭化2h，然后再通入CO2進行活化3h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。 [0028]實施例8
[0029]將間乙苯酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:6加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量2.5%的乙二醇，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0030]實施例9
[0031]將1，5_ 二羥基萘與多聚甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將1，5_ 二羥基萘摩爾量0.8%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1，5-二羥基萘摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續攪拌30分鐘后加入1，5- 二羥基萘摩爾量3%的六次甲基四胺和1，5- 二羥基萘摩爾量5%的聚乙二醇，繼續攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化1.5h，然后再通入水蒸氣進行活化1.5h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結構特性見表1。
[0032]表1制備球狀活性炭的孔結構特性
[0033]
【權利要求】
1.一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 將酚類與醛類按照摩爾比為1:2-6加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90°C，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%_3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700-1000°C炭化，然后再通入二氧化碳或水蒸氣進行活化，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
2.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的酚類為間乙苯酚、間叔丁基苯酚、1-萘酚、1，5-二羥基萘中的一種或者多種混合。
3.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的醛類為甲醛或多聚甲醛。
4.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的催化劑為三乙胺、氨水、氫氧化鈉或氫氧化鋇。
5.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的分散劑為聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉或阿拉伯膠。
6.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的固化劑為六甲基四胺、三聚氰胺、苯胺；造孔劑為聚乙二醇或乙二醇。
7.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述炭化的升溫速率1_5°C /min,炭化時間為0_lh。
8.如權利要求1所述的一種可控孔結構的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述活化的活化溫度為700-1000°C，活化時間為l_3h。
【文檔編號】C01B31/10GK103936004SQ201410139231
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】王建龍, 張長明, 李開喜, 李艷秋 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所