一种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐的制作方法
【专利说明】-种油气吸附用活性炭及其制备方法及碳罐 【技术领域】
[0001] 本发明设及活性炭的制备方法，特别是设及一种油气吸附用活性炭及其制备方法 及碳罐。 【【背景技术】】
[0002] 汽油的主要成分为Cs~Ci2脂肪控和环烧控类，其中轻组分极易在常溫下挥发，因 此汽油在储存，运输和使用过程中，都会存在着油品蒸发损耗的问题。油品储运过程中的损 耗不仅浪费了宝贵的石油资源，又降低了油品质量，逸散的油气又会促进光化学烟雾的形 成，严重影响大气环境，危害人体健康。
[0003] 利用吸附技术对蒸发逸散的油气进行回收是目前效率最高的方法，而吸附剂的选 取是此项技术的关键。活性炭具有较大的比表面积和介孔体积，较强的耐热耐腐蚀性，且具 有非极性的表面结构，特别适合于从气体或者液体混合物中进行油气的吸附回收。将活性 炭吸附油气应用于汽车中时，活性炭一般装填在碳罐中，碳罐安装在汽车上。碳罐的工作原 理是:汽车油箱溫度较高时，从油箱蒸发出来的汽油蒸汽经管路进入吸附罐被活性碳吸附； 汽车启动后，汽化器产生负压，新鲜空气进入活性碳层，汽油从活性碳上脱附后与空气混合 进入化油器，从而减少甚至完全阻断汽油蒸发损失及由此带来的污染问题。
[0004] 现有的有关油气回收专用的活性炭的制备方法中，如CN103240059A公布的"一种 用于油气回收的活性炭制备方法"，CN102259855A公布的"一种环保型超级竹质活性炭生产 方法及CN101028925A公布的"一种制备超级活性炭的工艺"等，均需要使用大剂量强酸 (如憐酸等)和强碱(如K0H、Na0H等)等活化剂对活性炭进行活化，并且需要经过洗涂工序洗 涂去除运些强酸、强碱才能得到最终的活性炭，而洗涂过程中会带来大量水污染的问题且 制备成本较高。此外，现有的此类制备方法制得的活性炭对汽油蒸汽的吸附、脱附速度均较 慢，工作容量也较低，其强度也普遍较低，无法满足汽车碳罐的应用需要。 【
【发明内容】
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[0005] 本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种油气吸附用 活性炭及其制备方法及碳罐，制备方法成本低，环境污染小，且制得的活性炭工作容量大， 对油气的吸附、脱附速度均较快，强度也较高。
[0006] 本发明的技术问题通过W下的技术方案予W解决：
[0007] -种油气吸附用活性炭的制备方法，包括W下步骤:1)将木质原料在惰性气氛下， 200~600°C的溫度下热处理1~化，得到木质炭;2)将含有憐酸氨根或者憐酸二氨根的侣盐 与步骤1)得到的木质炭、去离子水W质量比1:1:1~1:20:100进行混合，经揉捏、挤出成型、 干燥后得到前躯体;3)将步骤2)得到的前躯体置于惰性气氛下，从室溫升溫至溫度T的过程 中对所述前驱体进行热处理;T在850~1000°C的范围内；在溫度T下，通入水蒸气，通过控制 惰性气体的流速、水蒸气的流速使得水蒸气的体积百分数在0.2%~1 %的范围内，使热处 理后的前驱体活化0.8~1.化，之后在惰性气氛下冷却至室溫，制得活性炭。
[0008] 一种根据如上所述的制备方法制得的活性炭，所述活性炭颗粒具有微孔-介孔-大 孔的复合孔径结构，复合孔径结构中微孔为孔径小于化m的孔，介孔为孔径在2nm~SOniILt 间的孔，大孔为孔径大于50nm的孔;且孔径在2-~Snm的孔的孔容占总孔容的分数在40%~ 65%。
[0009] -种用于吸附油气的碳罐，所述碳罐中装填的活性炭为如上所述的活性炭。
[0010] 本发明与现有技术对比的有益效果是：
[0011] 本发明的油气吸附用活性炭的制备方法，采用含有憐酸氨根或者憐酸二氨根的侣 盐浸泡热处理后的木质炭，与其混合后得到前驱体，在后续热处理过程中，先热处理然后配 合通入水蒸气，憐酸氨根或者憐酸二氨根的侣盐在加热时与水蒸气反应，得到的产物使得 前驱体同时活化、成型，冷却后即制得活性炭。制备过程中采用木屑为原料，木屑来源广泛， 获取成本低。制备时不再设及添加大剂量的强酸、强碱，也不设及洗涂工序生成污染液体， 成本较低，环境污染小。制得的活性炭是在活化的同时进行成型的，采用活化成型一体化工 艺，简化了后续活性炭粉末到颗粒的成型步骤。制得的活性炭为复合孔径结构，且孔径在2 ~5nm的孔的孔容占总孔容的分数在40 %~65 %。经测试，其正下烧工作容量达到9.00~ 14.62g/100ml (高于现有技术的8.84g/100ml)，强度达到90%(高于现有的50%左右），且其 对正下烧具有快速的吸脱附能力。 【【附图说明】】
[0012] 图1是本发明【具体实施方式】中的实施例1制得的活性炭的孔径分布图；
[0013] 图2是本发明【具体实施方式】的实施例1制得的活性炭对正下烧的等溫吸脱附曲线 图。 【【具体实施方式】】
[0014] 下面结合【具体实施方式】并对照附图对本发明做进一步详细说明。
[0015] 本【具体实施方式】提供一种油气吸附用活性炭的制备方法，包括W下步骤：
[0016] 1)将木质原料在惰性气氛下，200~600°C的溫度下热处理1~化，得到木质炭。
[0017] 该步骤中，制备的原材料选用木质材料作为碳源，来源广泛，获取成本低。木质原 料中含有大量的纤维素和木质素，木屑在碳化的过程中，其中的H、0等元素杂质元素会形成 焦油和水等挥发性物质脱离，留下主要由C组成的多孔型的微晶结构。热处理时在惰性气 体，例如化的保护下，有利于抑制碳的分解，确保活性炭成分。该步骤制备出的木质炭，由于 其表面已经初步具备了孔道结构，能够更好的与后续的活化剂进行反应。
[0018] 优选地，热处理时分两步进行:在室溫下先加热至180~330°C，保溫0.1~化;然后 加热至330~500°C，保溫0.1~化。两步法加热时，第一加热过程使得木屑表层水分子挥发。 第二步加热过程中使焦油挥发，生成活性炭微晶结构。相对于单步加热，可节省能耗，更主 要的是，两步加热处理得到的活性炭微晶结构更有利于后续与活化剂发生活化反应W形成 介孔体积和介孔率更大的活性炭。
[0019] 2)将含有憐酸氨根或者憐酸二氨根的侣盐与步骤1)得到的木质炭、去离子水W质 量比1:1:1~1:20:100进行混合，经揉捏、挤出成型、干燥后得到前躯体。
[0020] 该步骤中，不再通过添加大剂量的强酸、强碱进行浸泡处理，而是采用憐酸氨根或 者憐酸二氨根的侣盐进行处理。通过后续的水蒸气的作用，W及侣盐在后续步骤的反应，可 实现添加少量的侣盐就能完成前驱体的活化和成型过程。含有憐酸氨根或者憐酸二氨根的 侣盐包括但不限于憐酸二氨侣、=聚憐酸二氨侣、二聚憐酸二氨侣中的一种或者多种的混 厶 1=1 O
[0021 ] 优选地，侣盐与所述木质炭、去离子水W质量比1:10:11~1:12:13进行混合。将质 量比控制在该范围，相对于其它范围而言，侣盐的含量相对较为合适，使得后续制得的活性 炭表面的介孔体积较高。该范围下，侣盐的含量既不至于过多，导致生成过多的憐酸侣粘结 剂，堵塞活性炭表面的孔道，降低介孔体积，和介孔孔容百分数。也不至于侣盐含量过少， 导致高溫下与水蒸气反应生成的憐酸含量较少，使得活化反应不够彻底，活性炭表面的介 孔体积较低。
[0022] 进一步优选地，在所述侣盐、木质炭和去离子水的混合物中添加娃溶胶进行混合 得到第二混合物，添加的娃溶胶的质量为所述第二混合物质量的1%~6%，之后将所述第 二混合物经揉捏、挤出成型、干燥后得到前躯体。娃溶胶作为黏结剂一般用于耐火材料的粘 结过程中，较少见于活性炭的制备过程中。本【具体实施方式】中，在活性炭的制备