一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(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，特別是一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(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、炭收率尚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、樹脂復(fù)合球形活性炭是一種既具有快速吸脫附性能又具有高機(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納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭及其制備方法。本發(fā)明通過(guò)特殊工藝將納米氧化鋅、納米氧化錯(cuò)等成分添加到瀝青包膜液中，包覆在樹脂微球上，形成微小孔隙，增加了吸附性，同時(shí)也增強(qiáng)了耐高溫性，以及抗壓強(qiáng)度。
[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:
一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:2-乙基己基丙烯酸45-49、鄰位乙基苯乙烯40-43、過(guò)氧化-2-乙基己酸2_3、二乙烯基苯1.5-2、甲酸乙酯25-29、月桂基硫酸鈉1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、納米氧化鋅2_3、納米氧化鋯2-3、液體硅膠1.5-2.5、正十二烷基三甲氧基硅烷0.7-0.9、磺化瀝青粉25-28 ;
本發(fā)明所述一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將月桂基硫酸鈉加入200倍量的蒸餾水中，以300轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至完全溶解，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次緩慢的加入甲酸乙酯、過(guò)氧化-2-乙基己酸、二乙烯基苯、2-乙基己基丙烯酸、鄰位乙基苯乙烯，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(tài)24小時(shí)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(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6倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將納米氧化鋅、納米氧化鋯放入攪拌機(jī)中混合均勻，加入正十二烷基三甲氧基硅烷，以600-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-40分鐘，取出后放入烘箱中以50-60°C烘干120-150分鐘后與其余剩余成分混合，放入球磨機(jī)中，球磨15分鐘即得混合物；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合物混合，加熱至40-50°C，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)明以鄰位乙基苯乙烯等單體等為原料，添加致孔劑甲酸乙酯等成分，通過(guò)懸浮聚合的方法得到不同孔徑的聚合物微球，再將處理后的水溶性瀝青包膜液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)明將納米氧化鋅、納米氧化鋯等通過(guò)表面改性后添加到瀝青包膜液中，在聚合物小球表面形成微小孔隙，增加了吸附性，同時(shí)也增強(qiáng)了瀝青基表面的耐高溫性以及抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明從整體上來(lái)說(shuō)樹脂含量與表層水性瀝青含量配比科學(xué)，不僅能夠提高球形活性炭的總孔容與平均孔徑，而且還能夠有效提高其機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)吸附過(guò)程的吸附速率基本上保持了快速吸脫附性能。
[0008]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
[0009]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。
[0010]一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:2-乙基己基丙烯酸45、鄰位乙基苯乙烯40、過(guò)氧化-2-乙基己酸2、二乙烯基苯1.5、甲酸乙酯25、月桂基硫酸鈉1、蒸餾水適量、丙酮適量、納米氧化鋅2、納米氧化鋯
2、液體硅膠1.5、正十二烷基三甲氧基硅烷0.7、磺化瀝青粉25 ;
本發(fā)明所述一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將月桂基硫酸鈉加入200倍量的蒸餾水中，以300轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至完全溶解，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次緩慢的加入甲酸乙酯、過(guò)氧化-2-乙基己酸、二乙烯基苯、2-乙基己基丙烯酸、鄰位乙基苯乙烯，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(tài)24小時(shí)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(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6倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將納米氧化鋅、納米氧化鋯放入攪拌機(jī)中混合均勻，加入正十二烷基三甲氧基硅烷，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘，取出后放入烘箱中以50-60°C烘干120分鐘后與其余剩余成分混合，放入球磨機(jī)中，球磨15分鐘即得混合物；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合物混合，加熱至40-50°C，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0.2MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，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2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時(shí)，再以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。
[0011]本發(fā)明產(chǎn)品為黑色帶有光澤的球狀顆粒，對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，比表面積為1230m2/g，機(jī)械強(qiáng)度為6.2N。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:2-乙基己基丙烯酸45-49、鄰位乙基苯乙烯40-43、過(guò)氧化-2-乙基己酸2-3、二乙烯基苯1.5-2、甲酸乙酯25-29、月桂基硫酸鈉1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、納米氧化鋅2-3、納米氧化鋯2-3、液體硅膠1.5-2.5、正十二烷基三甲氧基硅烷0.7-0.9、磺化瀝青粉25-28。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將月桂基硫酸鈉加入200倍量的蒸餾水中，以300轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至完全溶解，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下依次緩慢的加入甲酸乙酯、過(guò)氧化-2-乙基己酸、二乙烯基苯、2-乙基己基丙烯酸、鄰位乙基苯乙烯，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(tài)24小時(shí)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(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6倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用； (3)將納米氧化鋅、納米氧化鋯放入攪拌機(jī)中混合均勻，加入正十二烷基三甲氧基硅烷，以600-800轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-40分鐘，取出后放入烘箱中以50-60°C烘干120-150分鐘后與其余剩余成分混合，放入球磨機(jī)中，球磨15分鐘即得混合物； (4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合物混合，加熱至40-50°C，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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米氧化鋅氧化鋯改性的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：2-乙基己基丙烯酸45-49、鄰位乙基苯乙烯40-43、過(guò)氧化-2-乙基己酸2-3、二乙烯基苯1.5-2、甲酸乙酯25-29、月桂基硫酸鈉1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、納米氧化鋅2-3、納米氧化鋯2-3、液體硅膠1.5-2.5、正十二烷基三甲氧基硅烷0.7-0.9、磺化瀝青粉25-28；本發(fā)明將納米氧化鋅、納米氧化鋯等通過(guò)表面改性后添加到瀝青包膜液中，在聚合物小球表面形成微小孔隙，增加了吸附性，同時(shí)也增強(qiáng)了瀝青基表面的耐高溫性以及抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明應(yīng)用前景廣泛，可應(yīng)用于環(huán)境控制、氣體處理等。
【IPC分類】B01J20/28, B01J20/30, B01J20/20
【公開號(hào)】CN105032346
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510389423
【發(fā)明人】沈向洋, 吳克, 余志敏, 蔣涌, 吳杰, 吳育兵, 樊云
【申請(qǐng)人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月6日