[发明专利]一种酚醛树脂基活性炭小球及制备方法

说明书

本发明公开了一种酚醛树脂基活性炭小球及制备方法，制备方法为：(1)将甲醛水溶液、苯酚和氢氧化钠混合均匀，在密闭条件下，反应，得暗红色溶液；(2)将海藻酸盐水溶液与所述暗红色溶液混合均匀，得到海藻酸盐‑酚醛树脂混合溶液；(3)将海藻酸盐‑酚醛树脂混合溶液滴加到金属离子水溶液中，得到复合凝胶小球，放置，取出小球，用蒸馏水洗涤；(4)将洗涤后的小球干燥至恒重，然后于炭化炉中，在惰性气氛下，活化，冷却至室温，用稀硝酸浸泡，水洗至中性，干燥，得酚醛树脂基活性炭小球。本发明的方法制备的酚醛树脂基活性炭小球具有粒径均一、表面光滑、球形度高、具有较高机械强度与较好的孔结构。适用于大规模工业生产。

技术领域

本发明属无机材料领域，涉及一种酚醛树脂基活性炭小球及制备方法。

背景技术

球形活性炭具有球形度好、装填密度均匀、比表面积大、强度高、耐磨损、耐腐蚀以及在固定床使用时阻力小等一系列优点，被广泛应用于催化、环保、医药、军事、电子等领域，因此其制备及成型研究受到人们的高度重视。目前球形活性炭可以采用煤碳、高分子材料以及沥青作为原料进行制备。其中，煤基球形活性炭存在杂质含量高、机械强度低等缺点；沥青基活性炭小球存在成本高，制备过程复杂，孔分布尺度不易调节等问题；以酚醛树脂作为原料生产球形活性炭具有杂质含量低、机械强度高、表面积大、孔径尺寸大且分布易控制、吸附容量大等优良性能，并且此方法还可以通过加入造孔剂或介孔模板剂，制备出介孔或有序大孔—介孔复合多级孔碳材料。因此，以酚醛树脂为原料制备球形活炭材料，成为目前研究和开发的主要方向之一。

目前球形活性炭颗粒的成型方法主要包括：采用无机或有机粘合剂与活性炭粉末或前驱体共混，然后挤压滚动成型(201410787638.4，200910031228.6)、粘合剂与活性炭粉末湿法共混模具成型(201410028954.3)、空心球作为模板剂成型(201410093429X)、先制备有机球形颗粒如树脂颗粒再烧结制备球形活性炭颗粒(201410787638.4)。这些方法的问题是操作过程复杂，需要使用粘合剂，或者采用有一定环境污染的活性炭前驱体合成原料，以及孔结构不易调节等问题。所制备的活性炭小球存在表面粗糙，强度较低与球形度较差等问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种原料简单、操作方便且环境污染小的酚醛树脂基活性炭小球的制备方法。

本发明的第二个目的是提供一种酚醛树脂基活性炭小球。

本发明的技术方案概述如下：

酚醛树脂基活性炭小球的制备方法，包括如下步骤：

(1)将体积浓度为37％的甲醛水溶液、苯酚和氢氧化钠以质量比为1～3:1:0.1～0.3的比例混合均匀，在密闭条件下，于70～95℃反应0.5～3小时，冷却至室温，得暗红色溶液；

(2)将质量浓度为1％～3％海藻酸盐水溶液与所述暗红色溶液按体积比10:5～1的比例混合均匀，得到海藻酸盐-酚醛树脂混合溶液；

(3)将所述海藻酸盐-酚醛树脂混合溶液滴加到0.1-0.8mol/L的金属离子水溶液中，得到复合凝胶小球，放置10～24h，取出小球，用蒸馏水洗涤；所述海藻酸盐-酚醛树脂混合溶液与金属离子水溶液的体积比为1：5-20；

(4)将洗涤后的小球干燥至恒重，然后于炭化炉中，在惰性气氛下，以2℃～10℃/min的升温速度升至600℃～1000℃活化2～24h，冷却至室温，用稀硝酸浸泡，水洗至中性，干燥，得酚醛树脂基活性炭小球。

海藻酸盐优选海藻酸铵、海藻酸钾或海藻酸钠。

金属离子优选为Ca²⁺、Ba²⁺、Zn²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺或Cu²⁺。

上述方法制备的酚醛树脂基活性炭小球。