[发明专利]一种活化废弃电木制备高比表面积活性炭的方法有效

专利信息
申请号: 201510057548.4 申请日: 2015-02-04
公开(公告)号: CN104671241A 公开(公告)日: 2015-06-03
发明(设计)人: 夏洪应;程松;张利波;彭金辉;王仕兴;刘秉国;许磊;张声洲;周朝金 申请(专利权)人: 昆明理工大学
主分类号: C01B31/12 分类号: C01B31/12;B09B3/00
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地址: 650093 云*** 国省代码: 云南;53
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摘要:
搜索关键词: 一种 活化 废弃 电木 制备 表面积 活性炭 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种活化废弃电木制备高比表面积活性炭的方法,属于资源循环利用领域。

背景技术

活性炭作为一种性能优良的多孔材料被广泛地应用于诸多的工业领域,例如气相/液相的分离/纯化,废水处理,催化剂载体,超级电容器,能源储存等。随着人类社会的发展,活性炭不仅应用范围越来越广泛、需求量也越来越大,此外市场对活性炭本身的质量也要求越来越高。

电木,学名酚醛树脂,原为无色或黄褐色透明物,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。它是最早的合成树脂,由于他原料易得,合成方便,以及树脂固化后性能优良,因此,电木已成为机械,建筑,及其他工业不可缺少的材料。虽然在热塑性塑料高度发展的情况下,但是电木的产量仍然稳步上升,名列热固性树脂之首位。与此同时,也造成废弃的电木数量日益增多,如果不能加以循环利用,不仅会对环境造成污染,而且也是对资源的一种极大的浪费。传统的电木废弃物回收利用方法是填埋和焚烧,这两种方法不仅消耗资源,而且造成二次污染。目前,废弃电木的回收利用日益受到关注。

本发明以工业废弃物电木粉为原料,首次采用往炭化料底部吹水蒸气的方式极大地提高了炭化料的活化效果,降低活性炭的生产成本,减轻环境污染,做到了变废为宝,也实现了自然资源的综合利用,且在活化过程中采用的是微波加热方式,极大地降低了能源消耗,极大地节约了生产成本,具有良好的环境、能源和社会效益。生产出来的活性炭的比表面积高且富含微孔、吸附能力强、灰分较低,可作为超级电容器得电极材料。这就为有效解决废弃电木这一工业废弃物的回收利用问题提供了一个切实可行的方法。

申请人在专利号为200610038065.0的专利里,公开了 “一种酚醛树脂基高比表面积活性炭的制备方法”,这种方法是将酚醛树脂粉碎后与固化剂混合,再与活化剂KOH混合研磨,然后在惰性气氛下以2.5~5℃/min的升温速度升至750~850℃进行活化,活化时间为30~180min,活化料在惰性气氛下冷却,先进行水洗,然后酸洗,最后水洗至中性,干燥得到粉末的高比表面积活性炭。上述发明与本发明相比,一是上述发明碱碳质量比比较大,浪费了资源,且在加热过程一直通入氮气保护也增大了生产成本,而本发明采用低碱碳比,加热前通1~2min氮气的方式,极大的节约了资源;二是上述发明采用的两段温度常规加热法延长了制备时间,而本发明采用微波加热一步到位法减少了整个制备时间;三是本发明采用底部吹二氧化碳协同超声波处理,极大地改善了制备的动力学条件,最后制得的比表面积达到4395m2/g,碘吸附能力达到2429mg/g,比上述发明制备的活性炭性能要好很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活化废弃电木制备高比表面积活性炭的方法,具体包括以下步骤:

(1)废弃电木破碎至500-800 目的粒度,备用;

(2)按质量比为1:1~1:2的比例将步骤(1)得到的碳化后的废弃电木与KOH混合均匀装入反应容器中,然后放入微波装置(波功率5~10 kW)中在氮气保护下进行微波加热24~30min;

(3)在微波加热到18~24min时连通反应容器底部的导管吹入3~4min的水蒸气,同时开启超声波发生器(功率为100~300W),加热完毕后关闭微波装置和超声波发生器,将物料转移至装有自来水的烧杯中进行水洗,然后过滤,得滤液和滤渣;

(4)从滤液中回收残留的KOH,用盐酸洗涤滤渣1~2次,并对酸洗后滤渣采用自来水洗涤至洗涤液pH值为6~7,最后所得滤渣在105~115℃下干燥1~2h,即得到表面积活性炭。

本发明所述原材料为电木属于有机高分子类材料,炭化后属于玻璃碳,质地脆硬,活性炭产品属于蜂窝状多孔材料,此外由于电木本身有机物的差别,本方法制备的高比表面积活性炭表面上主要含有大量的酯基、伯酰胺等官能团,主要适用于贵金属催化剂及催化剂载体(钯、钌、铑、铂),贵重金属回收等领域。

本发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:

(1)本方法选取废弃电木生产活性炭,不仅实现了工业废弃物的回收利用,而且降低了活性炭的生产成本,是变废为宝。

(2)本方法将传统的炭化—活化制备工艺改进为微波加热一步到位高效制备法,不仅利用了微波加热能效高的优点、节约了整个制备所需的时间,而且将工艺过程变得更为简单方便。

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