[发明专利]一种碳分子筛的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及分子筛制备领域，更具体地说，涉及一种碳分子筛的制备方法。

背景技术

碳分子筛(carbonmolecularsieves，CMS)是一种绿色新型吸附剂，是工程界首 选的变压吸附(简称P.S.A)空分富氮吸附剂，广泛应用在化学工业、石油天然气工业、电子 工业、食品工业、煤炭工业、医药工业、电缆行业、金属热处理、运输及储存等领域。

目前，碳分子筛的制备方法有碳化法、气体活化法及碳沉积法三种，碳化法是最基 础的制备方法，该方法将含碳的原料置于惰性气体中，以适当的热解条件得到碳分子筛，但 是该法对原料要求较高，只适用于高挥发分原料，成本极高，产量低。

气体活化法是将含碳原料在活性介质中加热平缓处理，该法适用于气孔率低，挥 发分低或气孔率高，但孔隙率小的含碳原料。

碳沉积法是在高温下将烃类蒸汽通过多孔碳原料中或将多孔炭碳原料浸在烃类 或高分子调孔剂中，然后在高温或低热下热处理。该方法适用广泛，但是该法存在孔隙不均 匀，调孔剂残留污染等问题。

核桃壳、栗子壳等壳类物质作为干果销售废料，质地紧实，不易腐烂降解，果壳难 以回收利用，造成大量的资源浪费及堆积污染，因此，避免壳类物质的浪费，生产附加值高 的产品，可以有效处理固体废弃物，变废为宝。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺点，提供一种碳分子筛的制备方 法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种碳分子筛的制备方法，包 括以下步骤：

（1）原料粉的制备：壳类处理：将核桃壳、栗子壳进行干燥、磨粉处理后得到粉状壳类复 合物a；

聚偏氯乙烯树脂处理：将聚偏氯乙烯树脂进行干馏、球磨处理后得到粉状聚偏氯乙烯 树脂b；

（2）成型：将步骤（1）中所得原料粉a、b、粘结剂和水搅拌均匀，放入油压机中挤压得到 圆柱状粒子；然后将所述圆柱状粒子置于干燥箱中干燥至恒重得到干燥圆柱状粒子c；

（3）碳化：将步骤（2）中所得c置入水平转炉中，在氮气保护下升温至680--750℃进行碳 化，得到碳化后的物料d；

（4）碳沉积：将步骤（3）所得d和甘油置入超临界二氧化碳沉积反应釜中，通二氧化碳 2min后升温至40-50℃，同时打开柱塞泵对超临界二氧化碳沉积反应釜进行加压，压力达到 8-9Mpa，恒温恒压10-25min后放气至常压，得到直径为1.5-1.8mm，长度为3.8-4.5mm的圆柱 形复合壳类聚偏氯乙烯碳分子筛。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（1）中所述核桃壳、栗子壳的质量比为7： 3。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（1）中所述粉状壳类复合物和粉状聚偏 氯乙烯树脂粒径为3μm。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（2）中所述粘结剂按质量百分比包括85- 95%的焦油、3-5%聚乙烯醇、0-15%的淀粉。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，所述粉状壳类复合物、聚偏氯乙烯树脂、粘结 剂、水的质量比为8：1.8-2.5：1：1.8-2。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（2）中所述圆柱状粒子于干燥箱中的干 燥温度为200-250℃，干燥时间为1.5-2h。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（3）中所述碳化步骤升温过程分为两个 阶段：第一阶段升温速度为11℃/min，升温至450℃后进入第二阶段，第二阶段升温速度为5 ℃/min，升温至680-750℃，恒温45-55min。

本发明所述碳分子筛的制备方法中，步骤（4）所述甘油和物料d的体积质量比为 10ml/100g。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明采用常见农业废弃原料核桃壳、栗子壳作为碳源，变废为宝，实现了农业资 源的利用，增加了农业收入，减少了环境污染，降低了原料成本。

（2）本发明所提供的方法将传统方法中常用的酚醛树脂原料改为聚偏氯乙烯树 脂，聚偏氯乙烯树脂除了具有树脂的一般性能外，还具有优良的隔氧、防潮、防霉性能，可直 接与食品进行接触，扩大了碳分子筛在食品行业的应用范围，尤其是高标准的食品保鲜行 业。