[发明专利]一种防静电碳分子筛的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种防静电碳分子筛的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：一次碳化

将高聚物原料破碎后放入放入恒温干燥箱内，在50～150℃条件下干燥2～10h；将干燥后的高分子聚合物放入气氛管中，在氮气的保护下进行一次碳化，升温速率为2～25℃/min，升温至500～1000℃，碳化时间1～5h；

步骤2：粉碎

将一次碳化的产物用粉碎机粉碎至粒径≤1.0cm，粉碎后的高聚物再进一步球磨，制得粒径1～10微米的高聚物颗粒；

步骤3：成型

将经步骤2粉碎后获得的高聚物颗粒与粘结剂和助剂按质量比1:1:0.1至3:1:0.1的比例混合均匀，在压力10～40MPa的条件下，用油压机压挤成型，随后在60～120℃下干燥2～10h；

步骤4：二次碳化

在惰性气体保护下，将成型后的材料升温至500～1100℃进行二次碳化，碳化时间为0.5～4h，升温速率为2～25℃/min；

步骤5：活化

在N₂保护下，以1～30℃/min的升温速率升温至活化温度，再将二次碳化后的前驱体通过活化剂进行活化；

步骤6：碳沉积调孔

将步骤5活化后的材料放入液相调孔剂中浸渍0.5～5h，然后在N₂保护状态下升温至液相碳沉积温度；待液相碳沉积结束之后，再调至气相碳沉积温度，用气相调控剂进行气相碳沉积调孔，冷却至室温即得以微孔为主的碳分子筛。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤1中，所述高聚物原料包括聚苯乙烯、聚酰胺、废弃塑料制品。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤3中，所述粘结剂包括酚醛树脂、丙烯酰胺、木质素中的一种或几种，所述助剂包括淀粉、三乙胺醇、聚乙二醇中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤5中，所述活化剂为空气、水蒸气、二氧化碳中的一种或几种以任意比例混合；活化温度为500～1000℃，活化时间为0.5～5h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤6中，所述液相调孔剂为乙醇、苯、甲苯中的一种或几种，液相碳沉积温度为600～1100℃，液相碳沉积时间为0.5～3h；所述气相调控剂为乙烯、丙烯、异丁烯中的一种或几种，气相碳沉积温度为700～1200℃，气相碳沉积时间为1～5h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

本发明调孔处理后获得的碳分子筛的比表面积是1000～2900m²/g，细孔容积是0.2～3cm³/g，电阻为1500～50000Ω。

7.根据权利要求1-6所述的任一种制备方法制得的防静电碳分子筛的应用，其特征在于：所述防静电碳分子筛用于低浓度煤层气变压吸附分级浓缩制取天然气，将低浓度瓦斯气浓缩为高浓度甲烷气，浓度≥95％，甲烷回收率≥90％。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：

变压吸附过程中，加压吸附的压力控制在0.8-2.0MPa，降压解吸的压力控制在0.02-0.1MPa，负压范围内温度为5-25℃。