專利名稱：高比表面積活性炭及制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是高比表面積活性炭及制備方法，屬于化工生產(chǎn)技術(shù)領域的范疇。
二、技術(shù)背景制備高比表面的活性炭，不僅是環(huán)保、食品加工、精細醫(yī)藥、化工、電子等部門對此提出的新的要求，而且也是為滿足某些高科技領域?qū)π滦筒牧系奶厥庖?如儲氫材料等)，因而這類材料會越來越受到高科技開發(fā)領域的重視，在未來的發(fā)展中具有廣闊的應用前景。傳統(tǒng)的活性炭制備通常以植物果實的外殼(如椰子殼、黑桃殼、杏殼、稻殼)、煤及近幾年發(fā)展起來的石油焦、瀝青等為原料。在這些方法中，有的方法是受原料的制約，導致產(chǎn)品價格較高；有的方法雖然生產(chǎn)活性炭的原料充足，但因受方法本身的局限以及存在嚴重污染，生產(chǎn)的活性炭比表面積不夠大，在市場上缺乏競爭力等缺點。本發(fā)明克服這兩方面的不足，在方法上打破了常規(guī)所使用的藥劑(如碳酸鈉、氯化鋅、磷酸、氫氧化鉀)，首次使用了權(quán)力要求2中提到的以表面活性劑作為助劑。借助表面活性劑的親水親油特性，實現(xiàn)了當表面活性劑進入炭化物微孔的同時，將親水的活化劑KOH、過氧化鈉也隨之攜帶進入了炭化物的微孔，進一步發(fā)揮了活化劑KOH的作用。同未使用助劑相比較，產(chǎn)品的比表面積有明顯的提高；在生產(chǎn)過程中無需添加含鋅、磷等對環(huán)境有影響的活化物質(zhì)；采用的原料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量固體廢棄物玉米芯(我國每年有2.16×1010Kg)，通過對炭化物的特殊處理可制備出高比表面積的活性炭，有效地提高了玉米芯的利用價值。該方法只需對分子滲透活化液處理后的材料在高溫條件下處理，然后在常溫環(huán)境下用鹽酸中和、蒸餾水洗滌，烘干后即得產(chǎn)品。具有所用原料來源充足，加工過程簡單，易于操作，所需化學藥品為普通試劑(價格低廉)，加工成本較低且對環(huán)境友好，比表面積高等優(yōu)點，實現(xiàn)了“由廢變寶”的目的；克服了文獻報道的以玉米芯為原料生產(chǎn)出的活性炭比表面積低(1500～1600m2/g)、工藝復雜的弊端，前景廣闊。
具體實施例方式
方式1.將1Kg粉碎至60目的固體廢棄物玉米芯放入炭化爐內(nèi)，在通入氮氣的條件下于450℃的溫度炭化4h，冷卻后用分子浸透活化液浸漬2h，活化液是由0.03Kg JFC、0.02KgMP、0.01Kg肥皂、0.03Kg過氧化鈉、3.5Kg氫氧化鉀和0.8Kg蒸餾水在玻璃棒攪拌的作用下于較大的塑料容器內(nèi)配制而成，浸漬后的炭化物經(jīng)烘干放入通有氮氣存在的高溫活化爐內(nèi)、控制溫度在800℃的條件下活化1h；冷卻后取出，用3mol·L-1的鹽酸酸洗至中性，再加溫度為60℃的熱蒸餾水漂洗、熱濾，于120℃的條件下烘8h，可得比表面積2800m2/g的優(yōu)質(zhì)活性炭。
方式2.將1Kg粉碎至40目的固體廢棄物玉米芯放入炭化爐內(nèi)，在通入氮氣的條件下于500℃的溫度炭化4h，冷卻后用分子浸透活化液浸漬4h，活化液是由0.03Kg JFC、0.02KgMP、0.012Kg肥皂、0.05Kg過氧化鈉、4.5Kg氫氧化鉀和0.8Kg蒸餾水在玻璃棒攪拌的作用下于較大的塑料容器內(nèi)配制而成，浸漬后的炭化物經(jīng)烘干放入通有氮氣存在高溫活化爐內(nèi)、在溫度為800℃的條件下活化1h；冷卻后取出，用3mol·L-1的鹽酸酸洗至中性，再加溫度為70℃的熱蒸餾水漂洗、熱濾，于120℃的條件下烘10h，可得比表面積2780m2/g的優(yōu)質(zhì)活性炭。方式3.將1Kg粉碎至120目的固體廢棄物玉米芯放入炭化爐內(nèi)，在通入氮氣的條件下于400℃的溫度炭化4h，冷卻后用分子浸透活化液浸漬3h，活化液是由0.025Kg JFC、0.015KgMP、0.012Kg肥皂、0.05Kg過氧化鈉、5Kg氫氧化鉀和0.8Kg蒸餾水在玻璃棒攪拌的作用下于較大的塑料容器內(nèi)配制而成，浸漬后的炭化物經(jīng)烘干放入通有氮氣存在高溫活化爐內(nèi)、在溫度為800℃的條件下活化1h；冷卻后取出，用3mol·L-1的鹽酸酸洗至中性，再加溫度為70℃的熱蒸餾水漂洗、熱濾，于120℃的條件下烘10h，可得比表面積2680m2/g的優(yōu)質(zhì)活性炭。
權(quán)利要求
1.一種高比表面積活性炭，其特征在于是以農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為原料，采用分子滲透活化液處理炭化物的方法所制得的活性炭，比表面積為2600～2800m2/g，孔徑分布窄，其中，孔徑在10nm以下的微孔占90％，孔體積為0.06～0.6cm3/g。
2.按照權(quán)利要求1所述的制備高比表面活性炭的方法，其特征在于采用分子滲透活化液處理炭化物，其分子滲透活化液是由助劑和活性劑組成，其中，助劑是由多種表面活性劑JFC、MP、肥皂等組成，活性劑是由過氧化鈉和KOH組成；其重量百分比JFC、MP、肥皂、過氧化鈉、氫氧化鉀為0.01～0.03∶0.015～0.02∶0.01～0.015∶0.03～0.08∶0.5～5∶0.8～15，其它為溶劑。配制時只要將JFC、MP、肥皂、過氧化鈉、氫氧化鉀物料(無先后順序)放在一個較大的玻璃或塑料容器內(nèi)，加入所需的溶劑，用玻璃棒攪拌均勻即可，具體操作步驟和工藝參數(shù)如下(1)原料玉米芯烘干后，進行粉碎，其粒度在40～120目范圍。(2)以氮氣作為保護氣，在350℃～500℃溫度下進行炭化處理2～5h。(3)用分子滲透活化液進行浸透處理2～6h，烘干。以氮氣作為保護氣，在700～850℃的條件下活化處理1～2h。(4)用3mol·L-1的鹽酸溶液將活化后的產(chǎn)物洗滌至中性后，用60～70℃蒸餾水漂洗后熱濾。(5)烘干溫度為110～120℃，時間為8～12h。
3.按照權(quán)利要求1所述的用農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為原料制備高比表面活性炭，其特征在于所用原料的粒度為40～120目。
4.按照權(quán)利要求2所述的制備高比表面活性炭的方法，其特征在于配制分子滲透活化液的溶劑為蒸餾水。
全文摘要
高比表面積活性炭及制備方法屬于化學工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領域。其特征是以由農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為原料，采用分子滲透活化液處理炭化物，再在高溫條件下處理，然后在常溫環(huán)境下用鹽酸中和、洗滌，烘干后即可得到比表面積高達2600～2800m
文檔編號C01B31/08GK1446748SQ03111949
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月7日
發(fā)明者謝克昌, 曹青, 鮑衛(wèi)仁, 呂永康, 申暑光, 趙彥生, 葉俊嶺 申請人:太原理工大學