[發明專利]一種含氮瀝青基球形活性炭的制備方法

無效

• 申請號: 200810035853.3
• 申請日: 2008-04-10
• 公開（公告）號: CN101259961A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 梁曉懌;劉小軍;陳慶軍;劉朝軍;王琴;王志;凌立成
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司
• 代理人: 談順法

技術領域

本發明屬于一種球形活性炭的制備，具體涉及一種含氮瀝青基球形活性炭的制備方法。

背景技術

球狀活性炭因其具有原料來源廣泛、雜質含量低、機械強度高、孔徑分布易于定向控制等特點，目前已經在很多領域得到了應用。在瀝青基球形活性炭的實際使用過程中，影響其性能的主要因素有孔隙結構和表面化學性質。孔隙結構主要是指活性炭的比表面積、孔容及孔徑分布，其決定了活性炭的吸附速率和吸附容量。表面化學性質主要是指活性炭表面化學基團及其分布，為活性炭表面的雜原子基團，如含氧、含氮、含硫等官能團，活性炭的表面官能團作為活性中心支配著活性炭表面的化學性質，決定了其吸附、親(疏)水性質、催化、氧化還原、酸堿性等。

然而，常規制備瀝青基球形活性炭的方法是瀝青直接通過成球、氧化、炭化和活化過程制得，其間并未添加任何能夠促進和改善瀝青基球形活性炭表面化學結構的物質，從而使得最終產品表面化學結構單一，主要是含有極為微量的含氧官能團，而并未有含氮官能團，其吸附性能較差。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明旨在提供一種具有一定氮含量和表面含氮官能團的瀝青基球形活性炭的制備方法。

本發明的構思為：將含氮化合物引入到瀝青主體相中，然后通過后續的一列過程制備得到具有一定氮含量和表面含氮官能團的瀝青基球形活性炭，改善和豐富瀝青基球形活性炭的表面化學性質。

本發明是基于因傳統工藝制備得到的瀝青基球形活性炭表面化學性質單一而開發的一種改進方法。該方法是在瀝青加萘過程中引入含氮化合物，然后再進行成球、不熔化、炭化、活化處理制備得到含氮瀝青基球形活性炭。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種含氮瀝青基球形活性炭的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟：

(1)制備含氮瀝青：將軟化點為120～300℃，H/C比小于1的石油系瀝青或煤系瀝青、萘與含氮化合物按10∶1∶30～10∶5∶1的質量份數比置于高壓反應釜中，加熱至100～350℃，攪拌混合0～10小時，自然冷卻后制成含氮瀝青；(2)采用乳化法成球：以0.1～30wt％的聚乙烯醇為乳化劑，對含氮瀝青球化處理，球化溫度為80～300℃，攪拌速率為50～500rpm，制備得到含氮瀝青球；(3)含氮瀝青球在空氣氛圍下以0.05～3℃/min升溫至150～350℃進行不熔化處理，得到不熔化瀝青球；(4)將不熔化瀝青球在惰性氣體保護下以1～15℃/min加熱至800～1200℃進行炭化處理，炭化后的樣品在CO₂、H₂O、O₂或空氣中的一種氣體或幾種混合氣體中，于800～1200℃活化處理10～300min，制備得到含氮瀝青基球形活性炭。

其中，含氮化合物為三聚氰胺、三聚氰胺甲醛樹脂中的一種或兩種。

當引入的含氮化合物為三聚氰胺和三聚氰胺甲醛樹脂時，兩種組分可以任意比例混合，其質量份數比優選為三聚氰胺∶三聚氰胺甲醛樹脂＝0.1∶1～1∶1。

其中三聚氰胺的結構式為：

其中三聚氰胺甲醛樹脂的結構式為：

本發明所說的瀝青為高軟化點瀝青，軟化點為120～300℃，H/C比小于1。高軟化點瀝青可以是具有較低軟化點的石油系和煤系瀝青經適當熱處理以去除其中低分子組分得到，也可以是加入交聯劑促使低分子組分形成熔點更高的大分子而得到。

有益效果

本發明對比與傳統的制備方法，其益處在于，在所制備得到的瀝青基球形活性炭里引入了氮元素，從而改善和豐富了瀝青基球形活性炭的表面化學性質。

附圖說明

圖1為實施例5和對比例所述制得的瀝青基球形活性炭的X-射線光電子能譜圖。

具體實施方式

下面通過附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明，其目的在于更好的理解本發明的內容而非限制本發明的限制內容。

實施例1

將500克軟化點為120℃，H/C比小于1的石油系瀝青、50克萘和50克三聚氰胺按置于高壓反應釜中，加熱至150℃攪拌混合2小時，自然冷卻后制成含氮瀝青。含氮瀝青以1wt％的聚乙烯醇為乳化劑，在球化溫度為85℃，攪拌速率為200rpm的條件下制備得到含氮瀝青球。含氮瀝青球在空氣氛圍下以0.1℃/min升溫至250℃，并恒溫5小時進行不熔化處理，得到不熔化瀝青球。該不熔化瀝青球在惰性氣體保護下以5℃/min加熱至850℃進行炭化處理，炭化后的樣品在水蒸氣作用下，于850℃活化處理60min，制備得到含氮瀝青基球形活性炭。