[发明专利]一种制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭的制备技术领域，尤其涉及一种制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭是常用的吸附剂之一，已在食品卫生、医疗、催化、空分制氮、焦炉气中氢气的回收等方面得到广泛的应用，其吸附性能在很大程度上决定于其孔结构特征。活性炭的孔隙分布呈三分散型，即大孔、中孔和微孔均占一定比例。然而，活性炭的这种三分散型宽分布孔径结构，却在一定程度上制约了活性炭在某些领域的应用。因此，随着社会对专用吸附剂的需求增加，因此对孔径进行有效的控制就成了炭材料研究者所追求的目标。

为了制备出更有针对性的活性炭，可以对其孔结构进行改性。目前研究和使用的孔隙结构调节方法主要是碳沉积技术。碳沉积的原理是将有机高分子化合物、烃类气体分子与活性炭接触，在适当的温度下使其裂解析出游离碳，并在大孔和中孔孔隙的入口处沉积碳，从而使孔径缩小，实现产品孔隙均一化。

此外，聚合物共混炭化法有望成为一种能够对活性炭孔径进行精细控制的方法。该方法利用两种热稳定性不同、可形成相分离结构的聚合物共混炭化，热稳定性高的聚合物(称为炭前驱体聚合物)经过高温炭化成为炭基体，热稳定性差的聚合物(称为造孔剂)则在热处理过程中分解气化，并在炭化产物中留下大量的孔隙结构。此种方法制备出的活性炭耐磨强度不高。

尽管人们在孔径大小及其分布方面做了大量的研究，并提出了很多孔径控制的方法，制备工艺不断提高，但孔径控制的效果仍不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔隙分布、比表面积大的活性炭制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种制备活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将炭前躯体聚合物和发泡剂，混合，加入溶剂后在30-100℃下溶解1-3h；

(2)将活性炭原料与活化剂混合均匀，并加入到上述溶液中浸渍2-5h，并在真空干燥箱中进行干燥；

(3)将步骤(2)干燥后的样品在高温高压烧结炉中，惰性气体条件下800-1500℃炭化10-20h，最后得到活性炭成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的制备活性炭方法，其制造所得的活性炭产品具有与原料活性炭相当的耐磨强度和微孔孔隙，并且比原料活性炭还增加了孔隙，具有多孔径分布，比表面积大，耐磨强度高，可以满足特定条件的应用需求。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步,所述的炭前躯体聚合物包括木质素、酚碳酸甲醛树脂、壳聚糖中的一种或几种。

进一步,所述的发泡剂包括偶氮二甲酰胺、4,4′-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼、4,4′-二磺酰肼、二亚硝基五亚甲基四胺中的一种或几种。

进一步,所述的溶剂包括甲醇、乙醇、去离子水中的一种或几种。

进一步,所述的活化剂包括硝酸钾、氢氧化钾、双氧水、氢氧化钠中的一种或几种。

进一步，所述的炭前躯体聚合物与活性炭原料质量比为(0.1-0.5)：1。

进一步，所述的发泡剂与活性炭原料质量比为(0.03-0.4)：1。

进一步，所述的溶剂与活性炭原料质量比为(1-5)：1。

进一步，所述的活化剂与活性炭原料质量比为(0.01-0.08)：1。

进一步，真空干燥箱中进行干燥温度控制在100-200℃，时间控制在5-10h。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

(1)以重量份计，将0.1份木质素和0.03份偶氮二甲酰胺，混合，加入1份甲醇后在30℃下溶解1h；

(2)将1份活性炭原料与0.01份硝酸钾混合均匀，并加入到上述溶液中浸渍2h，并在真空干燥箱中进行干燥，温度控制在100℃，时间控制在5h；

(3)将步骤(2)干燥后的样品在高温高压烧结炉中，惰性气体条件下800℃炭化10h，最后得到活性炭成品。

实施例2

(1)以重量份计，将0.3酚碳酸甲醛树脂和0.2份4,4′-氧代双苯磺酰肼，混合，加入3份乙醇后在80℃下溶解2h；

(2)将1份活性炭原料与0.05份氢氧化钾混合均匀，并加入到上述溶液中浸渍3h，并在真空干燥箱中进行干燥，温度控制在180℃，时间控制在8h；