一种水蒸气法制废旧电路板活性炭的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种以废旧电路板为原料水蒸气法制备活性炭的方法，属于废物资源 二次利用制备活性炭领域。
【背景技术】
[0002] 活性炭是一种多孔材料，具有丰富的孔结构、巨大的比表面积等特点。同时，化 学性质稳定的优点使得活性炭被广泛应用于化工、环保、医学、食品等领域。
[0003] 目前国内外选用制备活性炭的原材料可分为五大类：⑴植物性原料；（2)矿物原 料；（3)各种废弃物；(4)合成纤维材料；（5)有机纤维材料。其中利用各种废弃材料来制备 活性炭已受到很大的重视，主要是由于原料廉价，利用这些废弃物制备活性炭实现了资源 的再循环利用，从而减少了资源的浪费。
[0004] 废旧电路板是一种热固性复合材料，由覆铜箔板压制而成。主要是由金属材料 (Cu、Sn、Pb、Fe等）和非金属材料组成。非金属材料中含有大量的环氧树脂和玻璃纤维，处 理不当也会造成资源的浪费。目前非金属材料在处理和利用过程中主要存在以下问题：产 量大，成分复杂，回收利用价值低和二次污染等。因此废旧电路板的综合回收利用是一个 亟待解决的问题。关于非金属材料的回收利用，有很多种方法。例如填埋，但是填埋处理会 造成资源的极大浪费；再者是将非金属材料作为路渣、填充物等，但是由于其安全性能、稳 定性和对环境的友好性能等都没有被评估，因此不适合作为路渣、填充物等。由于废旧电路 板中的非金属材料含有大量的有机物，因此用此材料制备出来的活性炭是很好的吸附剂， 同时实现了资源的有效利用。
[0005] 中国专利文献CN 102923702A(【申请号】201210380085. 1)公开了以化学活化法制 备废旧电路板的方法，利用了 K2C03或者Na 2C03作为活化剂。这种方法的缺陷是：对设备腐 蚀性大，而且碳成品中含有残留化学药品等缺点。本发明利用水蒸气活化法，对环境污染 小，且制备的碳无需进行清洗，性能优良。
【发明内容】
[0006] 针对废旧电路板的利用不足，本发明提供一种以废旧电路板中的非金属材料为原 料，采用先炭化，再用水蒸气活化的方法制备活性炭，该方法不仅为废旧电路板的利用开拓 了一种新途径，而且降低了固体废弃物造成的污染。
[0007] 原料说明：
[0008] 本发明采用的废旧电路板，废旧电路板主要来源于各种废旧的电脑，通讯设备，家 用电器以及淘汰的电子仪器仪表等的线路板，PCB板，铝基板，高频板，厚铜板，阻抗板，PCB， 超薄线路板，超薄电路板。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] 一种水蒸气法制废旧电路板活性炭的方法，包括以下步骤：
[0011] (1)废旧电路板粉碎后，将金属物和非金属物分离出来，非金属物粉碎至粒径 0. 2?0. 3mmX0. 2?0. 3mm，得废旧电路板非金属粉末；
[0012] ⑵将废旧电路板非金属粉末置于炭化炉中，在无氧条件下，以5?12°C /min的 升温速率升温至450?650°C，保温处理1?3h，得炭化样废旧电路板；
[0013] (3)取步骤（2)炭化样废旧电路板，在通入水蒸气气体保护下，以2?10°C /min 的升温速率升温至700?900 °C，在700?900 °C下恒温反应30?120min，冷却至室温研磨 过筛，即得废旧电路板活性炭。
[0014] 本发明优选的，步骤（2)中炭化温度为550?600°C，反应时间为：1. 5?2. 5h，升 温速率为8?10°C /min。
[0015] 本发明优选的，步骤（3)中炭化样废旧电路板在水蒸气的保护下反应温度为 800?850°C，反应时间为：60?90min，升温速率为8?10°C /min。
[0016] 本发明优选的，步骤（3)中水蒸气的通入速率为0. 5?lL/min。
[0017] 进一步优选的，水蒸气的通入速率为0? 6?0? 8L/min。
[0018] 本发明优选的，步骤（3)中的冷却是在水蒸气保护下进行冷却，水蒸气的通入速 率与反应时通入的速率相同。
[0019] 本发明优选的，步骤（1)中，废旧电路板粉碎后，采用比重法将金属物和非金属物 的分呙出来。
[0020] 比重法：利用材料间比重的差异进行分离，颗粒在气流的作用下分层，下面的重颗 粒受板的摩擦和振动作用向上移动，而轻颗粒由于板的倾斜度而向下漂移，从而将废旧电 路板中的金属和非金属部分筛选分离。
[0021] 本发明制得的废旧电路板活性炭，微孔孔隙发达，比表面积可达531?829m2/ g。吸附性能优良，尤其是对亚甲基蓝表现出优异的吸附效果，对亚甲基蓝吸附量达247? 349mg/g。在不使用活化剂的前提下，利用先炭化，再用水蒸气活化的方法制备出性能优良 的活性炭。
[0022] 本发明未使用任何活化剂，直接将原料进行炭化预处理，在炭化作用下，含碳物 质在热作用下分解，而非碳物质则以挥发分的形式逸出，从而生成了富含碳的炭化产物。 再通入水蒸气作保护气，使本来闭塞的孔隙或者因热解油堵塞的孔打开，生成了发达的微 孔结构。利用水蒸气进行活化在制备活性炭的造孔过程中主要有三个作用：（1)开孔作用： 炭化时由于孔隙被焦油或者其他杂质等造成孔隙堵塞，造成了闭孔，这样使得吸附分子无 法进入孔隙，所以炭化时无吸附能力；但是活化时，由于水蒸气与焦油或者杂质的无定型 碳等发生反应，使得焦油等造成孔隙堵塞的物质被去除，因此孔隙被打开。（2)扩孔作用： 活化时孔隙内表面与水蒸气发生反应然后以气体（CO或者C0 2)形式排出，使得原来的孔 径增大。（3)新孔的产生：某些碳结构经过选择性活化生成了一些新孔，因而制得的废旧电 路板活性炭孔隙发达，比表面积大。
[0023] 本发明通过严格控制水蒸气的通气速率，当水蒸气的通气速率过快，水蒸气无法 深入内部，将焦油或者杂质带出，无法进行扩孔，导致制得的活性炭活性位点少，吸附力减 弱，当水蒸气的通气速率过缓，水蒸气无法深入内部，虽然可以溶解一部分焦油或杂质，但 无法将这些杂质带出，长时间会导致微孔比例减少，因此，控制水蒸气的通入速率为0. 5? lL/min，制得的活性炭对亚甲基蓝表现出优异的吸附效果。
[0024] 本发明的优点如下：
[0025] 1、本发明以废旧电路板中的非金属材料为原料制备活性炭，减少了资源的浪费， 缓解了活性炭原料资源紧缺的问题，降低了生产活性炭的成本。
[0026] 2、本发明先用炭化炉炭化，再用水蒸气活化得活性炭。制备过程不添加任何化学 试剂，减少了对设备的折损。制备的活性炭可直接利用，免去了清洗的步骤。
[0027] 3、本发明制备的活性炭孔隙发达，比表面积为613?829m2/g。亚甲基蓝吸附量为 257 ?349mg/g。
【附图说明】
[0028] 图1是实施例1制备出的活性炭的扫描电镜照片。
[0029] 图2是实施例1制备出的活性炭的孔径分布图。
[0030] 图3是实施例1制备出的活性炭的队吸脱附曲线图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0032] 实施例1、
[0033] -种水蒸气法制废旧电