[发明专利]一种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐

说明书

本发明公开了一种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐，制备方法包括以下步骤：1)将木质原料在惰性气氛下，200～600℃的温度下热处理1～6h，得到木质炭；2)将含有磷酸氢根或者磷酸二氢根的铝盐与木质炭、去离子水以质量比1:1:1～1:20:100进行混合，经揉捏、挤出成型、干燥后得到前躯体；3)将前躯体置于惰性气氛下，从室温升温至温度T的过程中对所述前驱体进行热处理；T在850～1000℃的范围内；在温度T下，通入水蒸气，控制使得水蒸气的体积百分数在0.2％～1％的范围内，使热处理后的前驱体活化0.8～1.2h，之后在惰性气氛下冷却至室温，制得活性炭。本发明的制备方法成本低，环境污染小，且制得的活性炭工作容量大，对油气的吸脱附速度较快，强度也较高。

【技术领域】

本发明涉及活性炭的制备方法，特别是涉及一种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐。

【背景技术】

汽油的主要成分为C5～C12脂肪烃和环烷烃类，其中轻组分极易在常温下挥发，因此汽油在储存，运输和使用过程中，都会存在着油品蒸发损耗的问题。油品储运过程中的损耗不仅浪费了宝贵的石油资源，又降低了油品质量，逸散的油气又会促进光化学烟雾的形成，严重影响大气环境，危害人体健康。

利用吸附技术对蒸发逸散的油气进行回收是目前效率最高的方法，而吸附剂的选取是此项技术的关键。活性炭具有较大的比表面积和介孔体积，较强的耐热耐腐蚀性，且具有非极性的表面结构，特别适合于从气体或者液体混合物中进行油气的吸附回收。将活性炭吸附油气应用于汽车中时，活性炭一般装填在碳罐中，碳罐安装在汽车上。碳罐的工作原理是：汽车油箱温度较高时，从油箱蒸发出来的汽油蒸汽经管路进入吸附罐被活性碳吸附；汽车启动后，汽化器产生负压，新鲜空气进入活性碳层，汽油从活性碳上脱附后与空气混合进入化油器，从而减少甚至完全阻断汽油蒸发损失及由此带来的污染问题。

现有的有关油气回收专用的活性炭的制备方法中，如CN103240059A公布的“一种用于油气回收的活性炭制备方法”，CN102259855A公布的“一种环保型超级竹质活性炭生产方法”以及CN101028925A公布的“一种制备超级活性炭的工艺”等，均需要使用大剂量强酸(如磷酸等)和强碱(如KOH、NaOH等)等活化剂对活性炭进行活化，并且需要经过洗涤工序洗涤去除这些强酸、强碱才能得到最终的活性炭，而洗涤过程中会带来大量水污染的问题且制备成本较高。此外，现有的此类制备方法制得的活性炭对汽油蒸汽的吸附、脱附速度均较慢，工作容量也较低，其强度也普遍较低，无法满足汽车碳罐的应用需要。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐，制备方法成本低，环境污染小，且制得的活性炭工作容量大，对油气的吸附、脱附速度均较快，强度也较高。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

一种油气吸附用活性炭的制备方法，包括以下步骤：1)将木质原料在惰性气氛下，200～600℃的温度下热处理1～6h，得到木质炭；2)将含有磷酸氢根或者磷酸二氢根的铝盐与步骤1)得到的木质炭、去离子水以质量比1:1:1～1:20:100进行混合，经揉捏、挤出成型、干燥后得到前躯体；3)将步骤2)得到的前躯体置于惰性气氛下，从室温升温至温度T的过程中对所述前驱体进行热处理；T在850～1000℃的范围内；在温度T下，通入水蒸气，通过控制惰性气体的流速、水蒸气的流速使得水蒸气的体积百分数在0.2％～1％的范围内，使热处理后的前驱体活化0.8～1.2h，之后在惰性气氛下冷却至室温，制得活性炭。

一种根据如上所述的制备方法制得的活性炭，所述活性炭颗粒具有微孔-介孔-大孔的复合孔径结构，复合孔径结构中微孔为孔径小于2nm的孔，介孔为孔径在2nm～50nm之间的孔，大孔为孔径大于50nm的孔；且孔径在2-～5nm的孔的孔容占总孔容的分数在40％～65％。