专利名称：沥青基球形活性炭的低耗能制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浙青基球形活性炭的低耗能制备方法，属于球形活性炭技术领域。
背景技术：
球形活性炭是一种有着球形几何形状的新型炭材料。由于其在医疗领域使用时的低危险性以及在催化领域使用时的低床层压降性，需求正在逐年增加。球形活性炭按照其生产原料可以分为三种类型煤基球形活性炭、浙青基球形活性炭及树脂基球形活性炭。目前我国在浙青基球形活性炭方面的专利较多，在技术上各有特色， 生产浙青基球形活性炭有四个必经的过程混料成浙青球体、氧化不熔化处理、炭化及活化。其中进行氧化不熔化处理是由于浙青自身在温度高于其软化点后发生软化最终成为液态，因此需要在此温度之前将其固化以保持浙青球体形状，而后方可进行后续处理。目前最常用的手段是使用空气在温度20(T300°C下对浙青球体进行长时间处理，固化球体。此过程需要时间长，一般15 35 h,耗能耗时。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浙青基球形活性炭的低耗能制备方法，该方法制备过程能耗低，时间短，易于工业化。本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种浙青基球形活性炭的低耗能制备方法，所述的浙青基球形活性炭，其比表面积为65(Tl200m2/g，粒径为30(Γ800 μ m,其特征在于包括以下过程
Cl)室温下将过氧化苯甲酰、二乙烯苯、苯乙烯和二乙苯按质量比1:(5^10) : ((Γ20) : ((Γ5)混合均匀后，在温度8(T95°C及搅拌下加入质量为过氧化苯甲酰5 10倍的、软化点为24(T280°C的和粒径为150 200目筛的浙青粉，均匀混合；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为8(T95°C和质量浓度为广5%的聚乙烯醇分散液中，搅拌O. 5 3h悬浮成球，将该分散液和悬浮球体转移至水热反应釜中，在温度12(T16(TC下水热反应3飞.5h后降至室温过滤，对滤出的球体分别用去离子水和乙醇进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为3(T60L/h的氮气气氛或者混合气氛下，以f 3°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5 lh，所述的混合气为含有空气体积分数为f 5%的氮气，然后在氮气气氛下以O. 5^20C /min的升温速率升温至400°C，恒温f I. 5h，再以O. 5^20C /min的升温速率升温至450°C，恒温O. 5^1h,继续再以O. 5^20C /min的升温速率升温至70(T80(TC后，将氮气切换为流速为6(Tl20L/h的二氧化碳或者水蒸气，然后按1 2°C /min升温速率升温至85(Γ 000 ，恒温I. 5 10h，之后将二氧化碳或者水蒸气切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到浙青基球形活性炭。本发明的优点和效果如下本制备方法由于采用过氧化苯甲酰、二乙烯苯及苯乙烯作为固化剂固化浙青，固化速度快，所需温度低，只需要在温度12(T16(TC下水热反应3飞.5h即可完成对浙青球体的固化，相比较传统方法用空气在温度20(T30(TC下对浙青球体进行15 35 h的固化处理，本发明耗能低，节约生产时间。本方法所制备的浙青基球形活性炭比表面积650 1200 m2/g,粒径300 800 μ m,球性度好。
图I为本发明实施例I所制备的浙青基球形活性炭的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
实施例I
Cl)室温下将IOOg过氧化苯甲酰及500g 二乙烯苯混合均匀后，在温度85°C及搅拌下加入IOOOg软化点为270°C的、粒径为150目筛的浙青粉，搅拌2h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为95°C和质量浓度为3%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下悬浮成球Ih,将分散液和球体转移至水热反应爸中，温度145°C下水热反应6. 5h后降至室温过滤，分别用IL去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为3(T40L/h的氮气气氛下，以I. 50C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5h，然后在氮气气氛下以
O.5°C/min升温速率升温至400°C，恒温lh，以I. 5°C/min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，以I. 50C /min升温速率升温至700°C后，将氮气切换为二氧化碳，流速60L/h下按1°C /min升温速率升温至900°C，恒温6h。然后将二氧化碳切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到325g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积749m2/g,粒径30(Γ800 μ m。实施例2
(1)室温下将IOOg过氧化苯甲酰、650g二乙烯苯、1300g苯乙烯和200g 二乙苯混合均匀后，在温度80°C及搅拌下加入600g软化点为270°C的、粒径为200目筛的浙青粉，搅拌3h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为95°C和质量浓度为5%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下搅拌悬浮成球Ih,将分散液和球体转移至水热反应爸中,温度160°C下水热反应3. 5h后降温过滤，分别用IL去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为5(T60L/h、含有空气体积分数为3%的氮气气氛下，以1°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5h，然后在氮气气氛下以I. 50C /min的升温速率升温至400°C，恒温lh，以I. 5°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，然后以I. 5°C /min升温速率升温至700°C后，将氮气切换为水蒸气，流速120L/h下按2°C /min升温速率升温至850°C，恒温I. 5h，然后将水蒸气切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到650g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积 1185m2/g,粒径 300 800 μ m。
实施例3
(1)室温下将IOOg过氧化苯甲酰及IOOOg二乙烯苯混合均匀后，在温度90°C及搅拌下加入800g软化点为265°C的、粒径为150目筛的浙青粉，搅拌2. 5h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为85°C和质量浓度为5%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下搅拌悬浮成球O. 5h,将分散液和球体转移至水热反应爸中，温度145°C下水热反应3h后降温过滤，分别用IL去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为5(T60L/h、含有空气体积分数为1%的氮气气氛下，以3°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5h，然后在氮气气氛下以2V /min的升温速率升温至400°C，恒温I. 5h，以2°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，以2V /min升温速率升温至700°C后，将氮气切换为二氧化碳，流速7(T90L/h下按I. 5°C /min升温速率升温至1000°C，恒温3h，然后将二氧化碳切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到400g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面 积 678m2/g,粒径 300 800 μ m。实施例4
(1)室温下将IOOg过氧化苯甲酰、800g二乙烯苯、2000g苯乙烯和300g 二乙苯混合均匀后，在温度80°C及搅拌下加入700g软化点为280°C的、粒径为200目筛的浙青粉，搅拌4h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为95°C和质量浓度为1%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下搅拌悬浮成球O. 5h,将分散液和球体转移至水热反应爸中，温度120°C下水热反应6. 5h后降温过滤，分别用2L去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为3(T40L/h的氮气气氛下，以1°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温lh，然后在氮气气氛下以O. 5°C /min升温速率升温至400°C，恒温I. 5h，以O. 5°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，以O. 50C /min升温速率升温至800°C后，将氮气切换为二氧化碳，流速6(T80L/h下按I. 5°C /min升温速率升温至950°C，恒温7h，然后将二氧化碳切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到720g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积1022m2/g，粒径300 800 μ mD实施例5
Cl)室温下将IOOg过氧化苯甲酰及750g 二乙烯苯混合均匀后，在温度90°C及搅拌下加入500g软化点为250°C的、粒径为150目筛的浙青粉，搅拌3. 5h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为95°C和质量浓度为3%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下搅拌悬浮成球2h,将分散液和球体转移至水热反应爸中,温度135°C下水热反应5h后降温过滤，分别用IL去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为5(T60L/h、含有空气体积分数为2%的氮气气氛下，以2°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温lh，然后在氮气气氛下以1°C /min升温速率升温至400°C，恒温I. 5h，以1°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5^1h,以1°C /min升温速率升温至750°C后，将氮气切换为水蒸气，流速10(Tl20L/h下按I. 50C /min升温速率升温至850°C，恒温2. 5h，然后将水蒸气切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到300g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积 653m2/g,粒径 300 800 μ m。实施例6
(1)室温下将IOOg过氧化苯甲酰、950g二乙烯苯、500g苯乙烯和500g 二乙苯混合均匀后，在温度90°C及搅拌下加入850g软化点为275°C的、粒径为150目筛的浙青粉，搅拌
3.5h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为85°C和质量浓度为5%的聚乙烯醇分散液 150°C下水热反应3h后降温过滤，分别I. 5L用去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为3(T40L/h的氮气气氛下，以1°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温lh，然后在氮气气氛下以O. 5°C /min升温速率升温至400°C，恒温I. 5h，以O. 5°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，以
O.50C /min升温升温至750°C后，将氮气切换为二氧化碳，流速8(Tl20L/h下按2°C /min升温速率升温至1000°c，恒温3h，然后将二氧化碳切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到425g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积988m2/g,粒径300 800 μ m。实施例7
(1)室温下将IOOg过氧化苯甲酰、550g二乙烯苯、1500g苯乙烯和150g 二乙苯混合均匀后，在温度90°C及搅拌下加入700g软化点为250°C的、粒径为200目筛的浙青粉，搅拌3h ；
(2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为8(T95°C和质量浓度为2%的聚乙烯醇分散液中，150r/min的搅拌速度下搅拌悬浮成球3h,将分散液和球体转移至水热反应爸中,温度160°C下水热反应3h后降温过滤，分别O. 5L用去离子水和O. 5L乙醇对球体进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球；
(3)将步骤(2)中得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为5(T60L/h、含有空气体积分数为5%的氮气气氛下，以1°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5h，然后在氮气气氛下以2V /min升温速率升温至400°C，恒温I. 5h，以2°C /min升温速率升温至450°C恒温O. 5h，以2°C /min升温速率升温至800°C后，将氮气切换为二氧化碳，流速6(T80L/h下按I. 5°C /min升温速率升温至950°C，恒温5h，然后将二氧化碳切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到600g浙青基球形活性炭。此浙青基球形活性炭BET比表面积811m2/g,粒径 30(Γ800μπι。
权利要求
1.一种浙青基球形活性炭的低耗能制备方法，所述的浙青基球形活性炭，其比表面积为65(Tl200m2/g，粒径为30(Γ800 μ m，其特征在于包括以下过程 Cl)室温下将过氧化苯甲酰、二乙烯苯、苯乙烯和二乙苯按质量比1:(5^10) : ((Γ20) : ((Γ5)混合均匀后，在温度8(T95°C及搅拌下加入质量为过氧化苯甲酰5 10倍的、软化点为24(T280°C的和粒径为150 200目筛的浙青粉，均匀混合； (2)将步骤(I)混合好的物料加入温度为8(T95°C和质量浓度为广5%的聚乙烯醇分散液中，搅拌O. 5 3h悬浮成球，将该分散液和悬浮球体转移至水热反应釜中，在温度12(T16(TC下水热反应3飞.5h后降至室温过滤，对滤出的球体分别用去离子水和乙醇进行洗涤，洗涤至球体表面光滑，得到原始炭球； (3)将步骤(2)得到的原始炭球转移至管式炉中，在流速为3(T60L/h的氮气气氛或者混合气氛下，以f 3°C /min的升温速率升温至350°C，在氮气气氛下恒温O. 5 lh，所述的混合气为含有空气体积分数为f 5%的氮气，然后在氮气气氛下以O. 5^20C /min的升温速率升温至400°C，恒温f I. 5h，再以O. 5^20C /min的升温速率升温至450°C，恒温O. 5^1h,继续再以O. 5^20C /min的升温速率升温至70(T80(TC后，将氮气切换为流速为6(Tl20L/h的二氧化碳或者水蒸气，然后按1 2°C /min升温速率升温至85(Γ 000 ，恒温I. 5 10h，之后将二氧化碳或者水蒸气切换为氮气，在氮气气氛下自然冷却后得到浙青基球形活性炭。
全文摘要
本发明公开了一种沥青基球形活性炭的低耗能制备方法，属于球形活性炭技术领域。本发明方法的主要步骤有将过氧化苯甲酰、二乙烯苯、苯乙烯、二乙苯及软化点为240~280℃的和粒径为150~200目筛的沥青粉混料，在聚乙烯醇分散液中悬浮成球、水热法固化球体成为原始炭球、原始炭球分段煅烧及活化处理得到沥青基球形活性炭。本发明的优点和效果如下本制备方法由于采用过氧化苯甲酰、二乙烯苯及苯乙烯作为固化剂固化沥青，固化速度快，所需温度低，耗能低，节约生产时间。本方法所制备的沥青基球形活性炭比表面积650~1200m2/g，粒径300~800μm，球性度好。
文档编号C01B31/10GK102795624SQ20121031772
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者王成杨, 孙帅, 陈明鸣 申请人:天津大学