[发明专利]成型碳基材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法，尤其是一种活性碳催化剂的制备方法，具体地说是一种成型碳基材料的制备方法。

背景技术

    众所周知，以活性炭为代表的碳基材料具有微孔丰富、比表面积大、活性位点多、活性组分负载量大等优点，在吸附材料、催化材料中有着广泛且重要的应用。

       活性炭的制备来源主要是煤和生物质，成品形态一般为破碎颗粒活性炭和柱状颗粒活性炭，在实际应用中以填充态工作，填充密度较大,由于填充层的填充密度较大容易造成较大的流动阻力。

       以往活性炭的应用多用于吸附净化废水、废气等场合中，由于流速不大，活性炭填充层不会产生较大的阻力。而近年来活性炭的应用趋势向着低温型催化剂以及分离提纯型吸附材料发展，此时往往要在高流速或高空速下工作，若仍采用破碎颗粒活性炭或柱状颗粒活性炭，将会产生较大的阻力而容易导致应用困难。为此，就需要将活性炭等碳基材料制成形状规整的成型材料，在提高活性炭成型材料的空间接触面积的同时，可有效降低气流阻力，而且该成型材料还便于进行表面改性等二次开发工作。由此可见，将活性炭等碳基材料制备为成型材料，具有明显的应用优势。成为新型碳基材料的发展方向。

发明内容

本发明的目的是针对现有的活性碳吸附材料在高流速和高空速工作要求下会产生较大的阻力而容易导致应用困难的问题，发明一种将活性炭等碳基材料制成形状规整的成型材料的成型碳基材料的制备方法，在提高活性炭成型材料的空间接触面积的同时，可有效降低气流阻力，同时便于进行表面改性等二次开发工作。

本发明的技术方案是：

一种成型碳基材料的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）将粉末活性炭或颗粒活性炭球磨至中位径在50微米以下，并要求原料活性炭中的碳元素含量不低于85%；

      （2）将球磨后的活性炭粉末与硝酸铁、硅酸铝、沥青、壳聚糖等物质混合，物料混合的质量比为活性炭粉：硝酸铁：硅酸铝：沥青：壳聚糖=(50~90) ：(1~5)：(1~5)：(4~20)：(4~20)，将含有乙醇浓度为10~30%的水溶液加热到40~60℃后，与上述混合物料调制成含固率在20%~50%的浆料；

      （3）将上述浆料加热至60~80℃，搅拌1.5-2.5小时，形成稳定的高含固量浆料；

      （4）采用整体式多孔蜂窝载体、波纹板式载体或者波纹丝网式载体作为载体，将经步骤（3）处理后的浆料倒在载体的顶端面处，并将载体沿孔道方向垂直放置，或按载体孔道方向与垂直方向角度不大于30度垂直放置；随后使载体形成上下往复振动，振动频率为10~60 Hz，振幅为1~10mm，在振动过程中，浆料在自重作用下被快速地均匀涂载到载体上，形成厚度为0.5~5mm的浆料层；

      （5）将上述涂载了浆料的载体以8-12℃/分钟升温至120～140℃，保温25～35分钟，在此过程中采用空气鼓吹方式加热；然后以15-25℃/分钟升温至280-320℃，保温25～35分钟，在此过程中控制鼓吹气体中的氧含量小于5%；然后再以8-12℃/分钟升温至430-470℃，保温25～35分钟，在此过程中控制鼓吹气体中的氧含量小于1%，保护性气体可以采用氮气或二氧化碳；然后，以15-25℃/分钟降温至130～170℃，随后自然冷却至室温，取出即成为成型碳基材料。

所述的硝酸铁为粘结剂，硅酸铝为粘结固化剂，沥青为粘结剂和炭化剂，壳聚糖为表面活性剂，所述的配制而成的浆料的分子量在2000~6000之间。

所述的载体材料为无机材料或金属材料。

控制载体上下往复振动时向下运动的时间比向上运动的时间长到少5倍。

本发明的有益效果：

本发明的成型碳基材料从材料性质上讲既保留了原料活性炭的基本性质，即发达的孔隙与比表面积，同时又由于具有大量的接触面积，大大提高了传质速率，提高了所需要的反应效率。

      本发明方法简单，制造方便，成本低。

   本发明不仅能提高活性炭成型材料的空间接触面积，有效降低气流阻力，而且有利于进行表面改性等二次开发。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一。

一种成型碳基材料的制备方法是：

（1）将50kg粉末活性炭或颗粒活性炭球磨至中位径在50微米以下，并要求原料活性炭中的碳元素含量不低于85%。