[发明专利]一种球形活性炭及其制备方法

说明书

本发明属于球形活性炭的制备技术领域，提供了一种球形活性炭及其制备方法。该方法通过将竹材微细化处理并蒸煮熟化成竹浆，混入球形硫酸钡、玻璃微珠等球形微粉，辅助少量磷酸，进行捏合，使竹浆包裹于球形微粉表面，然后经隧道炉炭化，再用水蒸汽或二氧化碳活化，最后水洗至中性，烘干后即可得到球形活性炭。该方法制备工艺简单，成本低，可获得分散均匀、颗粒尺寸均匀的球形活性炭。

技术领域

本发明涉及球形活性炭的制备技术领域，尤其是涉及一种球形活性炭及其制备方法。

背景技术

活性炭制备技术目前已较为成熟，但其因原料和碳化工艺的不同，通常呈不规则粉末、大块状或棒状等结构形态，而可控的高品质活性炭则存在巨大的缺口。球形活性炭的界面活性高，吸附能力强，还具有一些优良的其他特性，如颗粒小、填充性好、流动性高、粒度分布窄及高强度、高耐磨性等，其在溶剂回收、煤气处理、水处理、高吸附材料、药品等方面具有很高的应用价值。

近年来，一些技术人员研究了球形活性炭的制备技术。Zheng等发明了球形酚醛基活性炭的制备方法，采用间苯二酚20~25份、甲醛40~50份、苯酚5~10份、致孔剂5~10份、蒸馏水5~10份、分散介质300~500份、巴拉弗络3~5份，首先以苯酚和甲醛为原料，采用反相悬浮聚合工艺制备出球形酚醛树脂，然后对其进行炭化处理，再采用水蒸汽活化法，制备出性能较佳的球形酚醛活性炭材料，其对苯酚的吸附量在55~75mg/g。Wang等发明了沥青基球形活性炭的低耗能制备方法，先将过氧化苯甲酰、二乙烯苯、苯乙烯、二乙苯及软化点为240~280℃且粒径为150~200目筛的沥青粉混料，在聚乙烯醇分散液中悬浮成球，采用水热法固化球体成为原始炭球，再分段煅烧及活化处理得到沥青基球形活性炭。以过氧化苯甲酰、二乙烯苯及苯乙烯作为固化剂固化沥青，固化速度快，所需温度低，耗能低，节约生产时间，所制备的沥青基球形活性炭比表面积为650~1200m2/g，粒径为300~800μm，球性度好。Cheng等发明了一种多孔颗粒状漂浮性活性炭复合材料的制备方法，首先利用石墨粉料、沥青粉、成孔剂和热固性树脂颗粒经热混捏后制成的成炭材料，再和玻璃微珠、聚乙烯醇经二次混捏后模压成型，干燥煅烧后制备出多孔颗粒状漂浮性活性炭复合材料。该材料具有较高的碳含量，较高的比表面积和吸附孔隙率，可以挤压成块状或球形，可以漂浮或者悬浮在水里，具有比膨胀石墨更好的强度和耐冲击性。Ma等采用悬浮聚合的方法，先按重量份单体80~120份，交联剂1~10份，引发剂0.5~5份，致孔剂1~30份，表面活性剂0.5~5份，水250~500份，将原料投入反应釜并充满惰性气体，搅拌升温至60~80℃，反应4~8h后冷却，经过滤并用蒸馏水洗涤后得到球状树脂。然后采用索氏提取法，将树脂放入索氏提取器中，加入溶剂，回流24~48h后，取出树脂并用蒸馏水清洗数次，直至将树脂内部的致孔剂全部清除为止，将树脂在50~80℃下烘干。然后将树脂装入高温炉，在惰性气体保护下进行分段升温，使炉内温度达到650~900℃炭化，再通入活化剂对树脂活化，制得黑色并带有光泽、大小均匀的球形活性炭。Liu等采用常规乳液成球法得到硅球，放入水中进行加热搅拌，并依次加入表面活性剂和沥青颗粒，达到一定温度后进行液相分离，然后干燥，得到球形沥青/硅复合物。将复合物干燥后在常温酸溶液中进行液相碳化处理，然后液相分离，得到球形碳/硅复合材料。然后将碳/硅复合材料干燥后置于常温氢氟酸中除硅，得到中空球形碳，然后液相分离并干燥后进行高温碳化处理，并高温活化。然后进行水洗和干燥，得到中空核壳结构的活性炭。

在现有球形活性炭的制备技术中，存在着制备工艺复杂，成本高，球形活性炭形状不规整，分散不均匀，颗粒尺寸不均匀等缺陷。

发明内容