[发明专利]活性炭的制备方法

说明书

本发明属于纳米吸附材料领域，具体涉及一种活性炭的制备方法，先将碳源与模板混合均匀并加热制炭，再酸洗除去模板，形成稳定的多孔炭结构；采用先制备粉末状活性炭、再交联造粒的方案，交联剂选用耐高温的硅酸锂镁，不仅对活性炭的中孔结构无影响，还大大提高了活性炭的耐高温性能；活性炭用作吸附管的填料价格低廉，大大降低了企业成本投入、提高了企业的经济效益，也推动了活性炭和吸附管的应用和发展。

技术领域

本发明属于纳米吸附材料领域，具体涉及一种活性炭的制备方法。

背景技术

活性炭是比表面积通常在80-1500m²/g的多孔炭，它能够吸附溶液中的染料、金属离子、色素等污染物，也可以吸附空气中的有机挥发性气体。活性炭经常被用在工业生产和日常生活中。

有机挥发性气体(VOCs)对人体有害，在浓度较高的情况下，可造成神经损害、肺中毒、血液中毒、肝脏肾脏及新陈代谢系统中毒。检测VOCs的方法通常采用吸附管吸附-脱附-分析的方法。吸附管在分析有机挥发性气体中扮演着很重要的角色，而吸附管中的填料又是吸附管的核心部分。这些填料通常采用Tenax(学名为聚2,6一二苯基对苯醚)填料，这种材料主要是中孔结构，可以对有机挥发性气体进行有效吸附，在加热吹气的条件下，有机气体分子又能从Tenax材料脱附下来。Tenax材料耐高温，能够经受400℃的脱附温度。但是这种材料价格异常昂贵，100g的售价往往达到几万元，大大提高了企业的成本投入。因此，亟需寻找一种能够代替上述Tenax材料的价格低廉的填料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性炭的制备方法，中孔结构、吸附性和耐热性好，且价格低廉。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种活性炭的制备方法，包括如下步骤：

(1)以煤沥青、石油沥青、煤焦油或蒽油中的至少一种作为碳源，以80nm氧化镁、50nm氧化镁或轻质氧化镁中的至少一种作为模板，将碳源与模板混匀后加热至800～950℃，冷却至室温后研磨成粉，得到粉末A；

(2)将粉末A进行酸洗，然后再用蒸馏水清洗干净、干燥，得到粉末B；

(3)向粉末B中加入交联剂和蒸馏水，搅匀后加热至400～430℃，冷却至室温，研磨、过40～80目筛，得到所述活性炭；所述交联剂为硅酸锂镁。

采用上述方案制备活性炭，先将碳源与模板混合均匀并加热制炭，再酸洗除去模板，形成稳定的多孔炭结构；采用先制备粉末状活性炭、再交联造粒的方案，交联剂选用耐高温的硅酸锂镁，不仅对活性炭的中孔结构无影响，还大大提高了活性炭的耐高温性能；活性炭用作吸附管的填料价格低廉，大大降低了企业成本投入、提高了企业的经济效益，也推动了活性炭和吸附管的应用和发展。

所述步骤(1)中，在碳源和模板的混合物中，碳源所占质量百分比为30％～70％，模板所占质量百分比为30％～70％。碳源优选煤沥青，模板优选80nm氧化镁，这样的原料比，能够让模板均匀混合在碳源煤沥青中间，加热成型去模板之后，就会形成模板形状的多孔炭。其中，若碳源为块状固体，如块状煤沥青，则先将块状煤沥青研磨成粉状，用筛子筛选出粒度＜100目的粉状煤沥青，备用。

碳源与模板混合后，所述加热是将混合物置于刚玉舟中，再将刚玉舟放入管式炉中、在惰性气体气氛下进行加热。所述加热的升温速率为3～15℃/min，升至800～950℃后，保温0.5～2h。

当碳源为煤沥青时，加热过程的优选方案为：升温速率5℃/min，加热至850℃，保温1h。这样的升温速率适中，可以让煤沥青充分融化，融化后的煤沥青可以包裹住模板氧化镁，让氧化镁的模板作用更充分，有利于制备出孔形良好的多孔炭；终温850℃，保温1h，在这样的温度和时间条件下，煤沥青中沸点低的物质很容易挥发出来，离开活性炭，这样有利于提高活性炭的耐热性能和硬度，能够让活性炭经受住400℃热脱附温度，相比于正常情况下热脱附温度200～350℃使用的现有活性炭，其耐热性能更好。