[发明专利]一种弱碱性离子交换树脂基炭小球的制备方法

说明书

本发明公开了一种利用弱碱性离子交换树脂制备多孔炭小球的方法，具体为利用多卤代烃为交联剂，通过多卤代烃和弱碱性离子交换树脂中的胺基反应，增加骨架交联度和强度，然后再经炭化和活化过程，得到多孔炭小球。本发明制备的多孔炭小球，具有工艺路线简单，炭材料收率高和比表面积大等优点。

技术领域

本发明属于多孔炭材料制备领域，具体涉及一种弱碱性离子交换树脂基炭小球的制备方法。

背景技术

多孔炭小球具有表面光滑，粒径可控，流体阻力小等优点，被广泛用于色谱填料，血液净化和催化剂载体等各个领域。目前从离子交换树脂制备炭小球的过程中均经过预先交联，热解和活化过程。离子交换树脂中高分子本身有一定的交联度，但在炭化的过程中，大部分的离子交换树脂交联度不够高，容易在后面热解的过程中发生形变与粘连，所以需要将离子交换树脂预先交联，以提高骨架的稳定性和碳收率。

申请号为CN03178571.9专利中给出以球形树脂为原料，经过二氯乙烷溶胀、浓硫酸深度磺化、梯度浓度酸洗涤，再经高温炭化和水蒸气活化制备球状活性炭。申请号为CN200410064533.2专利中是以苯乙烯和二乙烯苯共聚大孔型珠体为原料，经过氯甲基化和改性的傅氏反应等预处理过程稳定化、再经炭化和活化，得到树脂基球形活性炭。申请号为CN200710000074.5专利中是将热固性树脂球在含氧气氛中、氧化性的酸、SO₂或SO₃气的气氛中进行长时间高温氧化预处理，再在惰性气氛中碳化处理后，在水蒸气的活化气氛下进行活化处理制备球状活性炭。

在本发明中利用多卤代烃为交联剂，通过多卤代烃和弱碱性离子交换树脂中的胺基反应，增加骨架交联度和强度，然后再经炭化和活化过程，得到多孔炭小球。本发明中交联反应条件温和，避免强酸性或者长时间高温氧化预处理条件，对反应器耐腐蚀要求低，环境友好，炭材料收率高，在催化和吸附分离领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用弱碱性离子交换树脂制备多孔炭小球的方法，具体为利用多卤代烃为交联剂，通过多卤代烃和弱碱性离子交换树脂中的胺基反应，增加骨架交联度和强度，然后再经炭化和活化过程，得到多孔炭小球。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现。

一种弱碱性离子交换树脂基炭小球的制备方法，具体步骤为：：

将弱碱性离子交换树脂与多卤代烃混合加热，得到多卤代烃交联的离子交换树脂；将交联后离子交换树脂在惰性气体保护下升温炭化后通入水或者二氧化碳活化，制得多孔炭小球。

上述弱碱性离子交换树脂是带有伯胺基、仲胺基或叔胺基的苯乙烯系大孔型弱碱阴离子交换树脂(例如D301树脂，D392树脂)、丙烯酸系凝胶型弱碱阴离子交换树脂(例如312树脂)、丙烯酸系大孔型弱碱阴离子交换树脂(例如D315树脂)、酚醛系大孔型弱碱阴离子交换树脂(例如D345树脂)中的一种或二种以上的离子交换树脂。

上述多卤代烃为分子中含有三个或三个以上卤素原子，碳数为1到30；卤素原子为溴和/或氯。

上述弱碱性离子交换树脂与多卤代烃的质量比在20–0.05。

上述弱碱性离子交换树脂与多卤代烃反应的温度在40–200℃，时间在0.2–24小时。

上述惰性气体为氮气、氩气、氦气一种或两种以上。

上述的炭化温度为600到1200℃,时间0.2–12小时。

上述的活化温度为800到1200℃,时间0.2–12小时。

得到的炭小球的比表面积在80–2500m²/g。