一種制備高性能活性炭的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及活性炭領域技術，特別是提供一種制備高性能活性炭的方法。
【背景技術】
[0002] 活性炭作為環境友好型凈化材料，具有獨特的孔隙結構和表面官能團，化學性質 穩定，耐酸、堿、熱等，在工業、農業、國防、科技以及人民生活各項事業中得到大量使用，是 國民經濟不可缺少的重要物質。傳統的活性炭一般是以煤或各種木材或以植物果殼為原料 制備的，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、化工、軍事等重要領域的需要;木肩、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生產，因而急需開發具有雜 質含量低、比表面積尚、吸附性能優良的尚效吸附劑。超尚比表面積活性炭因具有尚的比表 面積和豐富的孔隙結構，是一種優質高效吸附劑。生產高比表面積活性炭最成熟的方法是 Κ0Η活化法。但Κ0Η活化法帶來兩大難題：（1)生成過程中的安全問題:在Κ0Η活化過程中會析 出金屬鉀，而金屬鉀化學活性高，易導致劇烈反應而產生爆炸；（2)高成本問題：大量使用 Κ0Η使得超級活性炭的生產成本高，產品價格成為一大問題。而具有污染少、容易回收等優 點的磷酸活化法制備出的活性炭性能遠不如Κ0Η活化法制備的產品。
【發明內容】
[0003] 有鑒于此，本發明針對現有技術存在之缺失，本發明的目的在于提供本發明的目 的在于提供一種制備尚性能活性炭的方法，其所制得的活性炭具有尚比表面積、尚孔容、尚 吸附值等特性，且工藝簡單，適于大規模生產。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下之技術方案:一種制備高性能活性炭的方法，包 括以下步驟：
[0005] (1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比（絕干石油焦與純磷酸的質量之比）為1: 2(磷酸 濃度為85%)充分混合后，采用捏合機在140-180°C下捏合l-10h，得到石油焦磷酸混合物；
[0006] (2)將混合物置于高壓釜內，調節溫度和壓力，使磷酸進入超臨界流體狀態，利用 超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔l-l〇h后冷卻至室溫，用 蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。
[0007] 作為一種優選方案，所述石油焦中灰分〈0.5%，水分〈1 %，硫分〈0.5% ;
[0008] 作為一種優選方案，所述步驟(2)中的溫度為400-1000°C、壓力為10_50MPa。
[0009] 本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果，具體為:與傳統的Κ0Η活化法 和磷酸活化法相比，本方案屬于兼具了兩者的優點，所制備出的產品比表面積高達3500以 上，孔容高達3mL/g，同時污染小，收率高，成本低。本發明工藝簡單，操作方便，生產設備少， 未使用強堿，環保綠色，便于推廣應用，適于大規模生產。
【具體實施方式】
[0010] 實施例1
[0011] -種制備高性能活性炭的方法，包括以下步驟：
[0012] (1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1:2(磷酸濃度為85%)充分混合后，采用捏合 機在140°C下捏合10h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5%，水分〈1%，硫分〈 0.5% ；
[0013] (2)將混合物置于高壓釜內，調節為1000°C、壓力為lOMPa，使磷酸進入超臨界流體 狀態，利用超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔lh后冷卻至 室溫，用蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。
[0014] 實施例2
[0015] -種制備高性能活性炭的方法，包括以下步驟：
[0016] (1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1:2(磷酸濃度為85%)充分混合后，采用捏合 機在180°C下捏合10h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈0.5% ；
[00Π] ⑵將混合物置于高壓釜內，調節為400°C、壓力為50MPa，使磷酸進入超臨界流體 狀態，利用超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔lh后冷卻至 室溫，用蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。
[0018] 實施例3
[0019] -種制備高性能活性炭的方法，包括以下步驟：
[0020] (1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1:2(磷酸濃度為85%)充分混合后，采用捏合 機在160°C下捏合6h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈 0.5% ；
[0021] (2)將混合物置于高壓釜內，調節為600°C、壓力為40MPa，使磷酸進入超臨界流體 狀態，利用超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔6h后冷卻至 室溫，用蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。
[0022] 實施例4
[0023] -種制備高性能活性炭的方法，包括以下步驟：
[0024] (1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1:2(磷酸濃度為85%)充分混合后，采用捏合 機在150°C下捏合6h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈 0.5% ；
[0025] (2)將混合物置于高壓釜內，調節為800°C、壓力為30MPa，使磷酸進入超臨界流體 狀態，利用超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔8h后冷卻至 室溫，用蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。
[0026] 對實施例1~4所制得的活性炭進行分析測試如下：
[0027] 由于亞甲基礎藍值是活性炭吸附特性的基本參數，又能方便而準確地測定，所以 以亞甲基蘭吸附值為考察活性炭的吸附性能的指標。
[0028] 亞甲基藍吸附值測試方法:稱取經粉碎至71um干燥試樣O.lOOg，置于100mL具磨口 塞的錐形瓶中，用滴定管加入適量的亞甲基藍試液，待試樣全部濕潤后，立即置于振蕩機上 振蕩20min，環境溫度為25°C左右，用直徑12.4cm的中速定性過濾紙進行過濾。將濾液置于 光徑為lcm的比色皿中，用分光光度計在波長665nm下測定吸光度，與硫酸銅標準濾色液(稱 取4.OOOg結晶硫酸銅溶于lOOOmL水中）的吸光度相對照，所消耗的亞甲基藍試驗液的毫升 數即為試樣的亞甲基藍吸附值。
[0029]比表面積和孔容測試方法:采用美國Micrometric公司的ASAP2020型全自動比表 面積分析儀，在液氮溫度(_196°C)下以高純氮為吸附介質，在相對壓力為1(Γ6-1的范圍內， 測定高性能活性炭的Ν2吸附-脫附等溫線，測量前所有的樣品均在250°C下脫氣12h。采用 BET方程計算活性炭比表面積，孔容積由相對壓力為0.99時的吸附總量決定。
[0030]對上述各個實施例制得之活化石墨烯的比表面積、孔容、亞甲基藍吸附值、進行檢 測，得到的數據如下表1所示：
[0031]表1:實施例1~4的制備的活性炭的比表面積和比容量
[0032]
[0034] 從表1中可以看出，本發明制得活性炭具有高比表面積、高孔容、高吸附值，制備方 法簡單，滿足規模生產和綠色環保的雙重要求。
[0035]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的技術范圍作任何限制， 故凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所做的任何細微修改、等同變化和修飾，均仍 屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1. 一種制備高性能活性炭的方法，其特征在于:包括以下步驟： (1) 將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1:2充分混合后，采用捏合機在140-180°c下捏合 l-l〇h，得到石油焦磷酸混合物； (2) 將混合物置于高壓釜內，調節溫度和壓力，使磷酸進入超臨界流體狀態，利用超臨 界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔l-l〇h后冷卻至室溫，用蒸餾 水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。2. 根據權利要求1所述一種制備高性能活性炭的方法，其特征在于:所述石油焦中灰分 〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈0.5 %。3. 根據權利要求1所述一種制備高性能活性炭的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的 溫度為400-1000°C、壓力為 10_50MPa。
【專利摘要】本發明公開一種制備高性能活性炭的方法，包括以下步驟：(1)將石油焦與磷酸溶液按浸漬比為1：2充分混合后，采用捏合機在140-180℃下捏合1-10h，得到石油焦磷酸混合物；(2)將混合物置于高壓釜內，調節溫度和壓力，使磷酸進入超臨界流體狀態，利用超臨界流體作用于石油焦，使超臨界流體進入石油焦內部進行造孔1-10h后冷卻至室溫，用蒸餾水清洗至中性，獲得高性能活性炭產品。與傳統的KOH活化法和磷酸活化法相比，本方案屬于兼具了兩者的優點，所制備出的產品比表面積高達3500以上，孔容高達3mL/g，同時污染小，收率高，成本低。
【IPC分類】C01B31/12
【公開號】CN105439144
【申請號】CN201510793642
【發明人】宋宏芳, 趙東輝, 李芳 , 戴濤, 周鵬偉
【申請人】福建翔豐華新能源材料有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月18日