[发明专利]一种中孔煤基活性炭及其微波加热定向制备方法

说明书

技术领域

发明涉及一种中孔煤基活性炭及其微波加热定向制备方法，具体涉及一种以新疆无烟煤为原料，结合微波加热定向制备中孔煤基活性炭的方法，该中孔煤基活性炭主要用于液相中有机污染物的处理和脱色技术。 

背景技术

新疆煤炭资源储量丰富，预测储量为2.19万亿吨，占全国预测储量的40％，居全国首位。在2011年，国家能源局已经声称新疆有望成为中国的第14个大型煤炭生产基地；在2012年，新疆煤炭工业局报告新疆煤炭年产量在2011年达到121.70百万吨，并预计在2012年达169百万吨。除此之外，新疆的煤炭品种齐全，多以中低变质的长焰煤、不粘结煤和弱粘结煤为主，其次为中变质的气煤、肥煤和焦煤，高变质烟煤和无烟煤以及褐煤也有大量的分布，因此原料丰富且品种齐全是我国煤基活性炭生产发展的基础。随着国内外环境保护力度的加强，用于水处理、脱色及气体吸附分离的活性炭产品市场需求将会大幅度增加，这势必引起我国煤基活性炭生产将逐渐转移到煤炭资源丰富地区，而新疆则是未来煤基活性炭生产的理想基地之一，具有良好的发展前景。 

目前，制备活性炭常用的传统加热方式，比如专利200610123444.X报导了以无烟煤为原料，KOH为活化剂制备的一种高比表面积的煤基活性炭，该制备方法要在600～880℃下耗时2～5小时完成；专利201210246423.2采用以板栗壳为原料，氯化锌为活化剂获得具有较高吸附性能的板栗壳活性炭，也需要在300～550℃下反应60～90分钟进行，然而传统加热方式反应过程时间长，生产成 本高，耗能大，不能满足工业生产的需求。微波技术作为一种新兴的加热技术，不仅能够极大地提高一些化学反应速率、减少反应时间、简化后处理程序，而且微波加热具有高效性、节能性、整体性和均匀性、操作方便性等特点。故微波加热作为新型加热技术已开始应用于活性炭制备领域，更高效的制备炭质材料。然而，目前报道的微波法制备活性炭的原料绝大多数以生物质材料或农业废弃物，比如马来西亚的Foo等人以锯末，大米壳，菠萝皮，工业固体废物等为原料，用微波法制备活性炭；中国新疆的邓辉等人则以棉杆为原料，在磷酸溶液中浸泡，然后在微波装置中炭化、活化得到高吸附性能的活性炭，然而用微波法制备煤基活性炭的研究鲜见报道。 

活性炭常常应用于吸附，其孔径分布决定了活性炭可吸附的物质尺寸。高比表面积活性炭的孔径大都集中在微孔(r＜2nm)范围内，对吸附气相和液相中的小分子相当有利，但是当吸附质是聚合物、染料或维生素等物质的时候，只有中孔(2nm＜r＜50nm)和大孔(r＞50nm)可以允许这样的大分子进入。大体来说，气相吸附以微孔结构为主，且孔径分布集中；用于水处理、食品脱色、催化剂载体、血液净化、溶剂回收等领域时，要含有较多的中孔，以保证尽快达到吸附平衡。因此，根据不同用途领域对吸附剂性能的要求来制备具有中孔结构活性炭的方法具有重大的意义，而且经科技查新表明，以新疆煤炭资源为原料采用微波法制备中孔煤基活性炭还未见研究报道。 

鉴于此，本发明选取新疆无烟煤为原料，以KOH或NaOH为活化剂，用微波加热法对其同时进行炭化和活化工艺，通过控制制备条件，定向制备中孔煤基活性炭，是一种具有良好的经济效益和应用前景的制备方法，并具有显著的技术优势和较强创新性的知识产权。 

发明内容

本发明的涉及于一种中孔煤基活性炭及其微波加热定向制备方法，特征在于以新疆的无烟煤为原料，通过微波加热炭化和活化，定向制备中孔煤基活性炭。所得活性炭和商品活性炭相比，具有良好的吸附性能，适用液相中有机污染物处理和脱色。 

实现本发明目的采用以下技术方案： 

一种中孔煤基活性炭及其微波加热定向制备方法，其特征在于：以新疆无烟煤为原料，通过微波加热定向制备中孔煤基活性炭。 

所述中孔煤基活性炭的制备方法为，将选取的新疆的无烟煤，粉碎，过筛(60～160目)，然后将活化剂和粉碎好的煤粉按碱炭比为0.5～3.0混匀，置于微波装置中，在N₂保护下，在微波功率为300～900W，微波时间为5～15分钟条件下，同时进行炭化和活化工艺，然后将产物洗涤至中性，干燥，研磨，得中孔煤基活性炭。 

所得的中孔煤基活性炭的产率为48.60～73.41％。 

所得的中孔煤基活性炭对亚甲基蓝的吸附量在152.47～978.94mg/g，碘吸附量达20.73～119.25mg/g。