[發明專利]一種吸附CO2用超級活性炭粉體的成型方法

無效

• 申請號: 200810038534.8
• 申請日: 2008-06-05
• 公開（公告）號: CN101293197A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 詹亮;鄧洪貴;霍素敏;孫剛偉;凌立成;喬文明;張睿;梁曉懌
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J20/30
• 分類號: B01J20/30
• 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：

本發明涉及一種超級活性炭粉體的成型方法。屬于一種用于CO₂吸附的成型超級活性炭的制備方法。

背景技術：

聯合國環境署的政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在2007年初發表的第四份報告指出，氣候變暖已經是“毫無爭議”的事實，90％以上的可能性是人類活動導致了氣候變暖。其中燃煤電廠、鋼鐵和水泥等行業大量排放的CO₂是導致氣候變化的最重要的溫室氣體之一。2005年我國是僅次于美國的CO₂排放大國，預計可能很快將超過美國。作為《聯合國氣候變化框架公約》簽約方之一，我國在該公約生效后所面臨的減少CO₂排放的壓力十分嚴峻。除了采用新技術以節能降耗、開發可再生能源等達到減排目的以外，CO₂捕集和封存技術(CCS)是目前國際公認的有效解決途徑之一。

超級活性炭是一種新型的炭質多孔吸附材料，具有其它多孔材料不可比擬的超高表面積(最高可達4000m²/g)，通過后期的化學氣相沉積(CVD)技術修飾，不但孔徑可在0～2nm范圍內可控，而且可針對CO₂的分子結構特征修飾其表面化學環境，從而在具有高吸附容量的同時具有高的選擇性吸附能力。雖然超級活性炭對這類線性分子特別地具有吸脫附速度快、再生條件溫和、使用溫度廣譜等顯著特性，但因其為超細粉體(粒徑在5～50μm)物質，在實際應用場合(如燃煤電廠等工業過程產生的CO₂混合氣)必須將其制成型體物質，否則氣體通過床層會產生很大的壓降，甚至溝流或吸附劑被吹出等不利現象。熱固性酚醛樹脂是一種常規的粘結劑，當以之為粘結劑時，必須在180～350℃先對超級活性炭/粘結劑混合物進行熱處理，然后再進行成型。該方法操作難度大，超級活性炭的比表面積利用率低，且具有一定的能耗。對此，如果能在常溫(0～50℃)條件下，以熱固性酚醛樹脂為粘結劑，添加輔助粘結劑直接對超級活性炭進行成型，且比表面積利用率較高，則具有非常大的實際意義。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種在0～50℃條件下的超級活性炭粉體的成型技術。該方法工藝簡單、粘結劑含量低，且超級活性炭比表面積的利用率高并具有良好的氣體擴散通道結構。

本發明是通過下述方案實現的，其特征在于包括以下過程：

(1)將易裂解的輔助粘結劑溶于沸水并攪拌，冷卻至20～70℃后與超級活性炭混合制成漿體，超級活性炭占漿體質量的5～20％；

(2)將熱固性酚醛樹脂溶于乙醇，并與上述漿體物質混合、輥攆，其中熱固性酚醛樹脂占超級活性炭質量的5～60％；

(3)將步驟(2)得到的混合物于100～200℃下干燥1～5h，然后進行研磨，制得超級活性炭/輔助粘結劑/酚醛樹脂粉體物質，使其粒徑為3～100μm；

(4)將上述粉體物質于0～50℃，采用油壓成型技術，在3～30MPa的壓強下制成所需尺寸的超級活性炭成型體；

(5)對步驟(4)所得成型體置于炭化爐中，然后以2～10℃/min的升溫速率先后升溫至120～250℃、500～1000℃，并均恒溫1～3h，自然冷卻至20～50℃后，即制得成型的超級活性炭，用于吸附CO₂。

上述的輔助粘結劑為羧甲基纖維素和甲基纖維素中的一種。

上述工藝中，是將制得的超級活性炭/輔助粘結劑/酚醛樹脂混合物，先制成粒徑為3～100μm的粉體物質，然后進行成型。

上述超級活性炭為比表面積大于2000m²/g的活性炭

有益效果

本發明的優點在于：以熱固性酚醛樹脂作粘結劑，通過輔助粘結劑的添加，實現了對超級活性炭在0～50℃條件下的直接成型，降低能耗；輔助粘結劑的添加，相應降低了熱固性酚醛樹脂粘結劑的含量，使得超級活性炭的表面積利用率提高；輔助粘結劑在炭化過程中的裂解，形成了良好的氣體擴散通道，提高了CO₂分子的擴散、吸脫附速率。

具體實施方式

【對比例一】