一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭及其制備方法
【專利說(shuō)明】 一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭及其制備方
法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[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(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)保和催化劑載體等相關(guān)領(lǐng)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(shù)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(yōu)點(diǎn)是原料價(jià)格便宜，來(lái)源廣泛，但是煤基活性炭的灰分高，雜質(zhì)多，機(jī)械強(qiáng)度低，從而限制了其應(yīng)用和發(fā)展。以高分子樹(shù)脂基和瀝青為前驅(qū)體制備的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率高以及孔徑分布易控制等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。
[0003]由于分子結(jié)構(gòu)上的差異，瀝青基球形活性炭和樹(shù)脂基球形活性炭的孔道結(jié)構(gòu)與機(jī)械強(qiáng)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(diǎn)，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(jī)械強(qiáng)度。若制備出的球形活性炭兼具兩者的特點(diǎn)，則對(duì)其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展意義重大。因此，研制高效能瀝青、樹(shù)脂復(fù)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(jī)械強(qiáng)度的球形活性炭，是一種優(yōu)良的活性炭材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭及其制備方法。本發(fā)明利用生活廢紙通過(guò)改性添加到瀝青包膜液中，能夠大大節(jié)省材料，變廢為寶，制作工藝簡(jiǎn)單、成本低、使用方便、能夠有效的進(jìn)行油水分離，吸收倍率高，吸油徹底，吸油材料無(wú)毒無(wú)害、引起二次污染很小。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:甲基丙烯酸丙酯40-43、硬脂酸乙烯酯41-44、乙醇25-28、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯2_3、乙二醇二丙烯酸酯1.5-2.5、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、廢紙肩3-4、濃度為1%的鹽酸溶液適量、濃度為1%的強(qiáng)氧化鈉溶液適量、棉漿柏5-6、甲基三甲氧基娃燒0.8-1、尿素2-3 ；
本發(fā)明所述一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以300轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至完全溶解，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次緩慢的加入乙醇、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯、乙二醇二丙烯酸酯、甲基丙烯酸丙酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時(shí)，用布氏漏斗過(guò)濾反應(yīng)液，將固體樹(shù)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(shù)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(tài)24小時(shí)后停止回流，然后將樹(shù)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(jīng)過(guò)在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/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)將廢紙肩廢碎成5-8mm的小塊，放入2倍量的濃度為1%的鹽酸溶液，加熱回流4小時(shí)后過(guò)濾，用蒸餾水洗至中性，然后放入2倍量的濃度為1%的強(qiáng)氧化鈉溶液，加熱回流4小時(shí)后過(guò)濾，用蒸餾水洗至中性，然后放入烘箱中烘干得到纖維素；將尿素溶于10倍量的蒸餾水中，加入纖維素、棉漿柏，超聲處理10分鐘使其混合均勻，最后加入甲基三甲氧基硅烷，升溫至70-80°C，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)90-120分鐘即得混合漿料；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的改性的混合漿料混合，以600轉(zhuǎn)/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(shù)脂球放入包衣機(jī)中，控制包衣液的進(jìn)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(shù)脂球表面，得到復(fù)合小球；
(5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護(hù)下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時(shí)，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時(shí)，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以甲基丙烯酸丙酯等單體等為原料，添加致孔劑乙醇等成分，通過(guò)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(jīng)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(fā)明在制備瀝青包膜液時(shí)，添加廢紙肩、棉漿柏等成分，通過(guò)改性，形成高度多孔結(jié)構(gòu)，密度低、孔隙度高，同時(shí)成本低，制成的產(chǎn)品能夠有效的進(jìn)行油水分離，吸收倍率高，吸油徹底，灰分小，無(wú)毒無(wú)害，綠色環(huán)保，能夠重復(fù)利用。本發(fā)明產(chǎn)品的應(yīng)用前景廣泛，可應(yīng)用于高潔凈度的環(huán)境控制、過(guò)濾器等的氣體處理、溶劑回收、水處理、香煙過(guò)濾嘴的填料、血液透析以及醫(yī)藥行業(yè)、氣象色譜中使用的捕集材料或填充材料、精細(xì)化工使用的吸附材料等。
具體實(shí)施方案
[0008]下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0009]一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:甲基丙烯酸丙酯40、硬脂酸乙烯酯41、乙醇25、過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯2、乙二醇二丙烯酸酯1.5、聚乙二醇單月桂酸酯1、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25、廢紙肩3、濃度為1%的鹽酸溶液適量、濃度為1%的強(qiáng)氧化鈉溶液適量、棉楽柏5、甲基三甲氧基娃燒0.8、尿素2 ；
本發(fā)明所述一種綠色環(huán)保輕質(zhì)多孔增強(qiáng)的復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將聚乙二醇單月桂酸酯加