专利名称：：一种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法
技术领域：
：本发明属于材料化工以及环境保护
技术领域：
，特别涉及一种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法。
背景技术：
：随着汽车工业的快速发展，废旧轮胎的数量也与日倶增。目前，全球每年大约有超过15亿条轮胎报废。2005年，我国轮胎产量达到31820万条，年产量首次突破了3亿条关口，仅次于美国和日本，成为世界第三大轮胎生产国。与此同时，我国每年也产生高达近l亿条的废旧轮胎(这个数字还将呈逐步增长的趋势)，然而有近3000万条左右得不到回收，利用率很低，造成了严重的资源浪费。另一方面，废旧轮胎长期地暴露堆放，不仅占用了大量土地，而且经过日晒雨淋，极易滋生蚊虫传播疾病，还容易引起火灾，造成了严重的环境问题。因此，如何资源化循环利用废旧轮胎，防止其对环境造成污染，是我国，也是全世界坚持可持续发展所面临的一个突出问题。目前，废旧橡胶回收利用项目已列入《中国21世纪议程》方案中，废旧橡胶的回收利用正发展成为新的环保产业。常见的回收利用废弃轮胎橡胶的方式主要包括轮胎翻新、热解、生产胶粉和再生胶等。由于废旧轮胎含碳量高，近些年一些研究者尝试以其为制备活性碳的前驱体，试验证明废弃轮胎橡胶是制备活性碳的较好原材料。由于废旧轮胎橡胶含碳量高达60_75%，因此通过一定的碳化活化处理可制成低灰分优良活性炭产品。通常情况下，碳化和活化过程是连续或同时进行的，这样往往造成原料与活化剂不能充分接触，故只能通过加大活化剂的用量来被动提高活化效果，从而导致成本大幅度增加。本发明遂研发以废弃轮胎橡胶为原料，通过优化碳化、活化工艺，制备中孔型活性炭的方法。此法制备的活性炭性质稳定，中孔发达，更适合于吸附普通煤质活性碳无法吸附的大分子化合物以及用作微生物和催化剂的负载材料制备复合型活性碳。本发明为废旧轮胎橡胶的资源化利用提供了全新的视角和途径，对于节约能源、改善环境、减少污染具有重要理论和实践意义。
发明内容本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种工艺简单、节约能源、环境污染小、生产成本低且制得活性炭性质稳定、中孔发达的利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法。本发明的技术方案—种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法，将制备工艺中的碳化和活化过程分开进行，先碳化后活化，具体实施步骤如下1)将废弃轮胎橡胶粉碎成直径<5mm的颗粒，放入反应设备，在温度为600°C的氮气气氛下碳化45分钟，形成具有初始孔隙结构的碳化物；2)将上述碳化物与活化剂氢氧化钾混合研磨15分钟后，再在氮气气氛下于85(TC活化处理120分钟，即得活化产物；3)将上述活化产物在氮气气氛下冷却至室温，然后酸洗，最后用高纯水反复冲洗至中性，于ll(TC烘箱中烘干即可制得最终活性炭产品。所述步骤1)中废弃轮胎橡胶含碳量为60%、灰分含量为24%。所述步骤1)中的反应设备为管式炉，其升温速率为5°C/min，氮气流速为0.3L/miru所述步骤2)中碳化物与活化剂氢氧化钾的质量比为1:2。所述步骤3)中酸洗为用浓度为lmol/L的盐酸浸泡24小时。本发明的优点是工艺简单、节约能源、环境污染小、生产成本低；制得活性炭性质稳定、中孔发达，更适合于吸附普通煤质活性碳无法吸附的大分子化合物以及用作微生物和催化剂的负载材料制备复合型活性碳；实现了变废为宝，极大地提高了废弃轮胎的利用价值，具有广阔的应用前景。具体实施方式实施例—种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法，具体实施步骤如下1)将废弃轮胎橡胶粉碎成直径<5mm的颗粒，废弃轮胎橡胶含碳量为60%、灰分含量为24%，分别取20.0g置于管式炉中，在氮气气氛下进行碳化处理，升温速率为5°C/min，氮气流速为0.3L/min，碳化温度为60(TC，碳化时间为45分钟；2)氮气气氛下冷却至室温后取出碳化物，用研钵研磨成大小均匀的微粒，加入活化剂氢氧化钾粉末，碳化物与活化剂氢氧化钾的质量比为1:2，将混合物研磨15分钟至溶融状态，然后将混合物在氮气气氛下进行活化处理，升温速率为20°C/min，氮气流速为0.3L/min，活化温度为85(TC，活化时间为120分钟；3)冷却至室温后取出活化产物，用浓盐酸(lmol/L)浸泡24小时，最后用高纯水反复冲洗至中性，于ll(TC烘箱中烘干制得高比表面积活性炭。通过扫描电镜和透射电镜对制得的高比表面积活性炭进行检测，结果表明在高温分解时氧氢等非碳物质被排出，碳原子则进行重新组合，形成以六边形排列的平面微晶结构，它们的排列是不规则的，微晶间的空隙便造就了活性碳的多孔结构。其BET比表面积为398.5m7g，平均孔径为5.12nm，中孔(2nm<孔径<50nm)体积为0.31cmVg，占总孔体积的60%。该活性炭产品主要特征如表l所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>应用实例准确称取经研磨至150m的干燥活性炭样品20mg，置于100mL具磨口塞的锥形瓶中，加入一定量预先配好的缓冲液，盖紧瓶盖，静置24小时以使样品完全润湿。加入适量的亚甲基蓝溶液，然后将锥形瓶置于水平震荡机上以150转/分的速度室温下(23_25°C)混合3天，以保证达到吸附平衡。待平衡后，取上清液于光径为lcm的比色皿中，用分光光度计在波长665nm下测定吸光度，根据标准曲线最终得到样品的亚甲基蓝平衡吸附值(235mg/g)。碘吸附值按照GB/T12496.8-1999所示方法进行，测定的碘吸附值为793.8mg/g。碘吸附值得大小与活性炭微孔的多少有很大的关联性，而亚甲基蓝分子直径较大，主要被吸附于中孔孔隙中，所以其吸附值的大小主要用于表征活性炭中孔的多少。由于本发明为中孔型活性炭产品，因此碘吸附值相对较低。由此可见，本产品适合于吸附普通煤质活性碳无法吸附的大分子化合物以及用作微生物和催化剂的负载材料制备复合型活性碳。权利要求一种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法，其特征在于将制备工艺中的碳化和活化过程分开进行，先碳化后活化，具体实施步骤如下1)将废弃轮胎橡胶粉碎成直径＜5mm的颗粒，放入反应设备，在温度为600℃的氮气气氛下碳化45分钟，形成具有初始孔隙结构的碳化物；2)将上述碳化物与活化剂氢氧化钾混合，研磨15分钟后，再在氮气气氛下于850℃活化处理120分钟，即得活化产物；3)将上述活化产物在氮气气氛下冷却至室温，然后酸洗，最后用高纯水反复冲洗至中性，于110℃烘箱中烘干即可制得最终活性炭产品。2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述步骤l)中废弃轮胎橡胶含碳量为60%、灰分含量为24%。3.根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述步骤l)中的反应设备为管式炉，其升温速率为5°C/min，氮气流速为0.3L/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤2)中碳化物与活化剂氢氧化钾的质量比为l:2。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤3)酸洗为用浓度为lmol/L的盐酸浸泡24小时。全文摘要一种利用废弃轮胎橡胶制备活性炭的方法，将制备工艺中的碳化和活化过程分开进行，先碳化后活化，步骤如下1)将废弃轮胎橡胶粉碎成颗粒，放入反应设备，在高温和氮气气氛下碳化；2)将上述碳化物与活化剂氢氧化钾混合，研磨后，在氮气气氛下高温活化处理；3)将活化产物在氮气气氛下冷却至室温，酸洗后用高纯水反复冲洗至中性，烘干后制得最终活性炭产品。本发明的优点是工艺简单、节约能源、环境污染小、生产成本低；制得活性炭性质稳定、中孔发达，更适合于吸附普通煤质活性碳无法吸附的大分子化合物以及用作微生物和催化剂的负载材料制备复合型活性碳；实现了变废为宝，极大地提高了废弃轮胎的利用价值，具有广阔的应用前景。文档编号C01B31/08GK101708841SQ200910228529公开日2010年5月19日申请日期2009年11月13日优先权日2009年11月13日发明者廉菲,祝凌燕申请人:南开大学