一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，特別是一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭及其制備方法。
【背景技術】
[0002]球形活性炭因具有球形度良好、填充密度高、微粒脫落少以及吸脫附速度快等特點，已被廣泛應用于醫藥、環保和催化劑載體等相關領域。球形活性炭按原料不同主要分為三類:煤基球形活性炭、高分子樹脂基球形活性炭和瀝青基球形活性炭。其中，煤基球形活性炭的優點是原料價格便宜，來源廣泛，但是煤基活性炭的灰分高，雜質多，機械強度低，從而限制了其應用和發展。以高分子樹脂基和瀝青為前驅體制備的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率尚以及孔徑分布易控制等優點而備受關注。
[0003]由于分子結構上的差異，瀝青基球形活性炭和樹脂基球形活性炭的孔道結構與機械強度有所不同。瀝青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脫附速率快的特點，而高分子基球形活性炭則具有較大的比表面積和較高的機械強度。若制備出的球形活性炭兼具兩者的特點，則對其應用領域的拓展意義重大。因此，研制高效能瀝青、樹脂復合球形活性炭是一種既有快速吸脫附性能，油水分離效果好，又具有高機械強度的球形活性炭，是一種優良的活性炭材料。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭及其制備方法。本發明通過利用蝦殼、城市污泥等廢棄物進行改性后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層，同時增大了比表面積，增強了吸附能力。
[0005]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:甲基丙烯酸甲酯43-45、N-乙烯基吡咯烷酮40-43、乙酸乙酯26-29、過氧化二叔丁酯2_3、季戊四醇四甲基丙烯酸酯2-2.5、羧甲基纖維素2-3、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、蝦殼3-4、城市污泥3-4、聚乙烯醇1-2、濃度為2%的鹽酸溶液8-10、碳酸氫鈉2_3 ;
本發明所述一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將羧甲基纖維素加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N-乙烯基吡咯烷酮，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將蝦殼、城市污泥放入烘箱中脫水干燥，然后與濃度為2%的鹽酸溶液混合，浸泡3小時后，用水蒸餾水清洗至中性，放入烘箱中干燥后粉碎成200目粉末待用，將聚乙烯醇溶于10倍量的蒸餾水中，與粉碎后的粉末混合，再加入碳酸氫鈉，混合均勻后，然后馬弗爐中，以300-350°C的溫度煅燒3-4小時，取出后室溫冷卻，研磨過200目篩得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球；
(5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0006]本發明的有益效果是:本發明以甲基丙烯酸甲酯等單體等為原料，添加致孔劑乙酸乙酯等成分，通過懸浮聚合的方法得到不同直徑的聚合物微球，再將處理后的水溶性瀝青均勻地包覆在聚合物微球表面，再經炭化、活化后制成表面有黑色光澤、大小均勻且具有高比表面積的球形活性炭。
[0007]本發明在制備瀝青包膜液時，添加蝦殼、城市污泥等成分，通過一系列的改性工藝，增大了比表面積，增強了吸附能力，同時廢物利用，降低了生產成本，節能降耗，同時解決了城市污泥等處理問題；本發明采用的工藝方法，不僅具有創新性，而且便于生產控制，易于實現工業化生產，產品安全有效、灰分少，對人體無害，可廣泛應用于高潔凈度的環境控制、過濾器等的氣體處理、溶劑回收、水處理、香煙過濾嘴的填料、血液透析以及醫藥行業。
具體實施方案
[0008]下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0009]—種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:甲基丙烯酸甲酯43、N-乙烯基吡咯烷酮40、乙酸乙酯26、過氧化二叔丁酯2、季戊四醇四甲基丙烯酸酯2、羧甲基纖維素2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25、蝦殼3、城市污泥3、聚乙烯醇1、濃度為2%的鹽酸溶液8、碳酸氫鈉2 ;
本發明所述一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將羧甲基纖維素加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N-乙烯基吡咯烷酮，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將蝦殼、城市污泥放入烘箱中脫水干燥，然后與濃度為2%的鹽酸溶液混合，浸泡3小時后，用水蒸餾水清洗至中性，放入烘箱中干燥后粉碎成200目粉末待用，將聚乙烯醇溶于10倍量的蒸餾水中，與粉碎后的粉末混合，再加入碳酸氫鈉，混合均勻后，然后馬弗爐中，以300-350°C的溫度煅燒3小時，取出后室溫冷卻，研磨過200目篩得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球；
(5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0010]本發明產品為黑色帶有光澤的球狀顆粒，對其進行檢測，比表面積為1108m2/g，機械強度為5.98N。
【主權項】
1.一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:甲基丙烯酸甲酯43-45、N-乙烯基吡咯烷酮40-43、乙酸乙酯26-29、過氧化二叔丁酯2-3、季戊四醇四甲基丙烯酸酯2-2.5、羧甲基纖維素2-3、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、蝦殼3-4、城市污泥3-4、聚乙烯醇1_2、濃度為2%的鹽酸溶液8_10、碳酸氫鈉 2-3。2.根據權利要求1所述一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將羧甲基纖維素加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫，在氮氣保護下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、N-乙烯基吡咯烷酮，控制攪拌速度為1000轉/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應60分鐘后，繼續升溫至80°C，以400轉/分的速度攪拌反應4小時，用布氏漏斗過濾反應液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經過在轉速為600轉/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用； (3)將蝦殼、城市污泥放入烘箱中脫水干燥，然后與濃度為2%的鹽酸溶液混合，浸泡3小時后，用水蒸餾水清洗至中性，放入烘箱中干燥后粉碎成200目粉末待用，將聚乙烯醇溶于10倍量的蒸餾水中，與粉碎后的粉末混合，再加入碳酸氫鈉，混合均勻后，然后馬弗爐中，以300-350°C的溫度煅燒3-4小時，取出后室溫冷卻，研磨過200目篩得到混合粉末； (4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復合小球； (5)將步驟(4)得到的復合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
【專利摘要】本發明公開了一種廢物利用環保型瀝青樹脂混合基球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：甲基丙烯酸甲酯43-45、N-乙烯基吡咯烷酮40-43、乙酸乙酯26-29、過氧化二叔丁酯2-3、季戊四醇四甲基丙烯酸酯2-2.5、羧甲基纖維素2-3、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、蝦殼3-4、城市污泥3-4、聚乙烯醇1-2、濃度為2%的鹽酸溶液8-10、碳酸氫鈉2-3；本發明在制備瀝青包膜液時，添加蝦殼、城市污泥等成分，通過一系列的改性工藝，增大了比表面積，增強了吸附能力，同時廢物利用，降低了生產成本，節能降耗，同時解決了城市污泥等處理問題；本發明工藝創新且易于實現工業化生產。
【IPC分類】C01B31/08
【公開號】CN105016336
【申請號】CN201510407262
【發明人】沈向洋, 劉鵬翔, 吳杰, 吳育兵, 吳悅琪
【申請人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月13日