[发明专利]一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法

说明书

本发明公开了一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法，该方法包括：一、将半焦焦粉分散于混酸液中反应得氧化半焦；二、将氧化半焦加入到KOH溶液中溶解，经过滤得固体不溶性氧化半焦和可溶性氧化半焦碱溶液；三、将固体不溶性氧化半焦煅烧活化得多孔活性炭；四、将可溶性氧化半焦碱溶液调至酸性后静置离心得类氧化石墨烯；五、将类氧化石墨烯与聚乙烯醇混溶于水中调至碱性，加热搅拌得溶胶溶液，再经冷冻干燥和煅烧得类石墨烯气凝胶。本发明对半焦焦粉进行分质加工转化，制备得到多孔活性碳、高附加值的类石墨烯气凝胶和类氧化石墨烯，提高了半焦产品附加值，实现半焦资源的高效转化利用，解决了固废半焦焦粉的资源化利用问题。

技术领域

本发明属于煤化工与碳材料制备技术领域，具体涉及一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法。

背景技术

半焦，又称兰炭，它是由泥煤、褐煤和高挥发分烟煤(主要包括长焰煤、不粘煤、弱粘煤)等年轻煤在隔绝空气条件下，经过中低温(500～700℃)干馏得到的固体产物。

半焦作为一种煤炭转化制品，因其具有高化学活性、高固定碳、高比电阻、低灰、低硫、低磷等优点，目前在硅铁、电石、化肥以及冶金燃料和还原剂、制合成气等方面得到广泛应用。但这些半焦需求行业大多属于高耗能产业，随着生态环境保护与节能降耗力度的不断加大，半焦的市场需求逐渐趋缓，导致半焦行业产能过剩、市场供过于求。其次，半焦利用主要以块状半焦为主，而现阶段我国半焦生产技术水平相对落后，生产过程中不可避免产生大量粉焦副产物，由于粉焦粒径过小不符合生产工艺要求，无法得到有效利用而被直接废弃产生大量固废，这不仅造成资源的浪费，而且极易产生扬尘对环境造成严重污染。因此，寻求半焦(特别是固废粉焦)的利用新途径实现半焦高附加值资源化转化成为亟待解决的问题之一。

基于半焦高固定碳含量、低灰、低挥发分等特点，以及其独特的有机结构组成，通过对废弃粉焦资源进行分质加工转化，开发高附加值半焦制品(特别是半焦基新型碳材料，如石墨烯、多孔碳、碳气凝胶等)，解决上述固废半焦焦粉的资源化利用问题，在优化半焦产业结构、提高产品质量、节能降耗等方面具有巨大经济社会效益。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法。该方法以半焦焦粉为原料进行分质加工转化，制备得到多孔活性碳、高附加值的类石墨烯气凝胶和中间产品类氧化石墨烯，提高半焦产品附加值，实现半焦资源的高效转化利用，促进半焦产业转型升级，在优化半焦产业结构、提高产品质量、节能降耗等方面具有巨大经济社会效益。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种半焦分质联产多孔活性炭与类石墨烯气凝胶的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将半焦焦粉分散于混酸溶液中，在冰水浴条件下进行反应，然后加入蒸馏水稀释，再依次进行离心和洗涤，得到的沉淀物为氧化半焦；

步骤二、将步骤一中得到的氧化半焦加入到KOH溶液中进行超声搅拌溶解，得到半焦分散液，然后将半焦分散液进行过滤，得到的滤渣为固体不溶性氧化半焦，得到的滤液为可溶性氧化半焦碱溶液；

步骤三、将步骤二中得到的固体不溶性氧化半焦进行煅烧活化，得到多孔活性炭；

步骤四、采用酸液将步骤二中得到的可溶性氧化半焦碱溶液的pH调节至酸性后静置，然后进行离心，得到的沉淀物依次经蒸馏水洗涤和干燥，得到类氧化石墨烯；

步骤五、将步骤四中得到的类氧化石墨烯与聚乙烯醇混合后溶于水中并进行超声分散得到混合液，然后采用KOH溶液调节混合液的pH至碱性，加热后在恒温条件下搅拌，得到溶胶溶液，将溶胶溶液依次经冷冻干燥和煅烧，得到类石墨烯气凝胶。