[发明专利]一种高产率介孔活性炭的制备方法

说明书

本发明涉及一种高产率介孔活性炭的制备方法，该方法以膨胀型阻燃剂阻燃机理为理论基础，利用生物质固体废弃物为原料，利用聚磷酸铵为新型活化剂，超声混匀、室温浸渍、然后进行活化，制备介孔活性炭。实现了无需消耗强酸去除模板剂这一繁琐的工艺，同时避免了传统物理活化法高温活化的使用、活化剂消耗量大等高成本且环境不友好的工序。原料便宜来源广泛，活化剂廉价易得，制备相对简单、易操作、易控制，容易规模化生产等优点，制备出的活性炭性能优异；活性炭的产率大幅度提高，具备显著的经济和社会效益。

技术领域

本发明涉及一种高产率介孔活性炭的制备方法，具体是一种以聚磷酸铵为活化剂制备高产率介孔活性炭的方法，属于活性炭技术领域。

背景技术

活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。主要是由富含碳的生物有机质(如煤、木材、果壳、石油、沥青、秸秆)原材料，经过高温炭化及活化等热解反应转化成为疏水性的材料制得。由于活性炭具有发达的孔径结构、稳定的物理、化学性质，已被广泛地应用于化学工业、湿法冶金、环境保护、药物精制、食品加工、军事化学防护等各个领域，是国民经济和国防建设以及人们日常生活必不可少的产品。据报道，2013年全球活性炭需求量达到130万吨，市场总额超过20亿美元。中国是全球最大的活性炭生产国，2013年其活性炭产能达到70万吨左右。未来随着全球工业环保(汞排放等)、家居/汽车环保(甲醛、异味等)、自来水净化、食品饮料精制等领域的发展，使得活性炭的发展潜力巨大，并且随着活性炭在超级电容、大分子污染物吸附及催化载体等方面的广泛应用，介孔活性炭的需求也将日益增加。

介孔活性碳是传统活性炭的一次革命性提升，介孔材料是指孔径介于2-50nm的一类多孔材料。介孔材料具有较高的比表面积、狭窄的孔径分布、孔径大小连续可调等特点，使得它在吸附、分离，尤其是催化反应中发挥作用。

目前，比较广泛应用的介孔活性炭制备方法主要包括采用氧化硅、硅酸盐、聚合物等为模板制备介孔活性炭或者利用二氧化碳或水蒸气为孔径导向剂，在高温下制备介孔炭。例如，中国专利文献CN 102125865 A公开了一种介孔碳载Pt纳米催化剂及其制备方法，它是以介孔氧化硅SBA-15为模板，蔗糖为碳源，控制温度为600～900℃下烧制了介孔碳的方法；中国专利文献CN104140090A公开了一种亲水型有序介孔炭材料的制备方法，它是以SBA-15介孔分子筛为母模板，将其内部P123共聚物模板剂在高温下炭化生成有序介孔炭材料TSC-1的方法。中国专利文献CN 102616778 A公开一种微波加热再生废弃煤质活性炭制备中孔活性炭的方法，经连续升温、保温后通入水蒸气或二氧化碳，在此气氛下活化，得到中孔活性炭，然而上述报道的方法存在以下显著缺陷：模板剂用量大、成本高、产率低、工艺繁琐、制备温度高、消耗大量强腐蚀性酸清除模板等。

中国专利文献102674343A公开了一种活性炭的生产方法，在煤粉等原料中加入聚磷酸盐、活性硅酸等粘合剂，经捏合、挤条、干燥、活化后得到成品。该发明使用一种由几种化合物配合的粘合剂，代替煤焦油，可以避免因使用煤焦油作粘合剂造成的严重污染，并节省大量价格昂贵的煤焦油，降低生产成本；所得活性炭强度好，极少浮尘，而且有很高的吸附能力；可以用于水处理、除臭、脱色、催化剂载体，用于变压吸附中CO₂，N₂气体的脱除，用于气相吸附，用于溶剂回收、碳触媒等，该专利虽然避免因使用煤焦油作粘合剂造成的严重污染，但是产品得率低，得到的活性炭不是介孔活性炭。

因此，开发寻找一种环境友好、高产率的、工艺简单的介孔活性炭的工艺成为目前人们研究的热点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高产率介孔活性炭的制备方法。

原料说明：

生物质原料：本发明使用的生物质原料为果壳、木屑、秸秆、造纸黑液木质素、浒苔等生物质固体废弃物，但并不局限于这些原料。

本发明的技术方案如下：