一种制备高性能活性炭的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及活性炭领域技术，特别是提供一种制备高性能活性炭的方法。
【背景技术】
[0002] 活性炭作为环境友好型净化材料，具有独特的孔隙结构和表面官能团，化学性质 稳定，耐酸、碱、热等，在工业、农业、国防、科技以及人民生活各项事业中得到大量使用，是 国民经济不可缺少的重要物质。传统的活性炭一般是以煤或各种木材或以植物果壳为原料 制备的，煤由于杂质灰分含量高，从而导致活性炭的杂质灰分含量高、比表面积低及吸附效 果不理想，不能满足食品、医药、高级环保、化工、军事等重要领域的需要;木肩、果壳、椰壳 等则由于受本体性质、产地资源等因素的影响限制了活性炭的生产，因而急需开发具有杂 质含量低、比表面积尚、吸附性能优良的尚效吸附剂。超尚比表面积活性炭因具有尚的比表 面积和丰富的孔隙结构，是一种优质高效吸附剂。生产高比表面积活性炭最成熟的方法是 Κ0Η活化法。但Κ0Η活化法带来两大难题：（1)生成过程中的安全问题:在Κ0Η活化过程中会析 出金属钾，而金属钾化学活性高，易导致剧烈反应而产生爆炸；（2)高成本问题：大量使用 Κ0Η使得超级活性炭的生产成本高，产品价格成为一大问题。而具有污染少、容易回收等优 点的磷酸活化法制备出的活性炭性能远不如Κ0Η活化法制备的产品。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，本发明的目的在于提供本发明的目 的在于提供一种制备尚性能活性炭的方法，其所制得的活性炭具有尚比表面积、尚孔容、尚 吸附值等特性，且工艺简单，适于大规模生产。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案:一种制备高性能活性炭的方法，包 括以下步骤：
[0005] (1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比（绝干石油焦与纯磷酸的质量之比）为1: 2(磷酸 浓度为85%)充分混合后，采用捏合机在140-180°C下捏合l-10h，得到石油焦磷酸混合物；
[0006] (2)将混合物置于高压釜内，调节温度和压力，使磷酸进入超临界流体状态，利用 超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔l-l〇h后冷却至室温，用 蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。
[0007] 作为一种优选方案，所述石油焦中灰分〈0.5%，水分〈1 %，硫分〈0.5% ;
[0008] 作为一种优选方案，所述步骤(2)中的温度为400-1000°C、压力为10_50MPa。
[0009] 本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体为:与传统的Κ0Η活化法 和磷酸活化法相比，本方案属于兼具了两者的优点，所制备出的产品比表面积高达3500以 上，孔容高达3mL/g，同时污染小，收率高，成本低。本发明工艺简单，操作方便，生产设备少， 未使用强碱，环保绿色，便于推广应用，适于大规模生产。
【具体实施方式】
[0010] 实施例1
[0011] -种制备高性能活性炭的方法，包括以下步骤：
[0012] (1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1:2(磷酸浓度为85%)充分混合后，采用捏合 机在140°C下捏合10h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5%，水分〈1%，硫分〈 0.5% ；
[0013] (2)将混合物置于高压釜内，调节为1000°C、压力为lOMPa，使磷酸进入超临界流体 状态，利用超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔lh后冷却至 室温，用蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。
[0014] 实施例2
[0015] -种制备高性能活性炭的方法，包括以下步骤：
[0016] (1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1:2(磷酸浓度为85%)充分混合后，采用捏合 机在180°C下捏合10h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈0.5% ；
[00Π] ⑵将混合物置于高压釜内，调节为400°C、压力为50MPa，使磷酸进入超临界流体 状态，利用超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔lh后冷却至 室温，用蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。
[0018] 实施例3
[0019] -种制备高性能活性炭的方法，包括以下步骤：
[0020] (1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1:2(磷酸浓度为85%)充分混合后，采用捏合 机在160°C下捏合6h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈 0.5% ；
[0021] (2)将混合物置于高压釜内，调节为600°C、压力为40MPa，使磷酸进入超临界流体 状态，利用超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔6h后冷却至 室温，用蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。
[0022] 实施例4
[0023] -种制备高性能活性炭的方法，包括以下步骤：
[0024] (1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1:2(磷酸浓度为85%)充分混合后，采用捏合 机在150°C下捏合6h，得到石油焦磷酸混合物;所述石油焦中灰分〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈 0.5% ；
[0025] (2)将混合物置于高压釜内，调节为800°C、压力为30MPa，使磷酸进入超临界流体 状态，利用超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔8h后冷却至 室温，用蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。
[0026] 对实施例1~4所制得的活性炭进行分析测试如下：
[0027] 由于亚甲基础蓝值是活性炭吸附特性的基本参数，又能方便而准确地测定，所以 以亚甲基兰吸附值为考察活性炭的吸附性能的指标。
[0028] 亚甲基蓝吸附值测试方法:称取经粉碎至71um干燥试样O.lOOg，置于100mL具磨口 塞的锥形瓶中，用滴定管加入适量的亚甲基蓝试液，待试样全部湿润后，立即置于振荡机上 振荡20min，环境温度为25°C左右，用直径12.4cm的中速定性过滤纸进行过滤。将滤液置于 光径为lcm的比色皿中，用分光光度计在波长665nm下测定吸光度，与硫酸铜标准滤色液(称 取4.OOOg结晶硫酸铜溶于lOOOmL水中）的吸光度相对照，所消耗的亚甲基蓝试验液的毫升 数即为试样的亚甲基蓝吸附值。
[0029]比表面积和孔容测试方法:采用美国Micrometric公司的ASAP2020型全自动比表 面积分析仪，在液氮温度(_196°C)下以高纯氮为吸附介质，在相对压力为1(Γ6-1的范围内， 测定高性能活性炭的Ν2吸附-脱附等温线，测量前所有的样品均在250°C下脱气12h。采用 BET方程计算活性炭比表面积，孔容积由相对压力为0.99时的吸附总量决定。
[0030]对上述各个实施例制得之活化石墨烯的比表面积、孔容、亚甲基蓝吸附值、进行检 测，得到的数据如下表1所示：
[0031]表1:实施例1~4的制备的活性炭的比表面积和比容量
[0032]
[0034] 从表1中可以看出，本发明制得活性炭具有高比表面积、高孔容、高吸附值，制备方 法简单，满足规模生产和绿色环保的双重要求。
[0035]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制， 故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何细微修改、等同变化和修饰，均仍 属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1. 一种制备高性能活性炭的方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1:2充分混合后，采用捏合机在140-180°c下捏合 l-l〇h，得到石油焦磷酸混合物； (2) 将混合物置于高压釜内，调节温度和压力，使磷酸进入超临界流体状态，利用超临 界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔l-l〇h后冷却至室温，用蒸馏 水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。2. 根据权利要求1所述一种制备高性能活性炭的方法，其特征在于:所述石油焦中灰分 〈0.5 %，水分〈1 %，硫分〈0.5 %。3. 根据权利要求1所述一种制备高性能活性炭的方法，其特征在于:所述步骤(2)中的 温度为400-1000°C、压力为 10_50MPa。
【专利摘要】本发明公开一种制备高性能活性炭的方法，包括以下步骤：(1)将石油焦与磷酸溶液按浸渍比为1：2充分混合后，采用捏合机在140-180℃下捏合1-10h，得到石油焦磷酸混合物；(2)将混合物置于高压釜内，调节温度和压力，使磷酸进入超临界流体状态，利用超临界流体作用于石油焦，使超临界流体进入石油焦内部进行造孔1-10h后冷却至室温，用蒸馏水清洗至中性，获得高性能活性炭产品。与传统的KOH活化法和磷酸活化法相比，本方案属于兼具了两者的优点，所制备出的产品比表面积高达3500以上，孔容高达3mL/g，同时污染小，收率高，成本低。
【IPC分类】C01B31/12
【公开号】CN105439144
【申请号】CN201510793642
【发明人】宋宏芳, 赵东辉, 李芳 , 戴涛, 周鹏伟
【申请人】福建翔丰华新能源材料有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月18日