[發明專利]一種酚醛樹脂結合蜂窩狀活性炭的制備方法

有效

• 申請號: 201010199647.3
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101857224A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 黃正宏;張江;康飛宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明屬于材料和環保技術領域，涉及蜂窩狀活性炭的制備方法，具體涉及一種酚醛樹脂結合蜂窩狀活性炭的制備方法。

背景技術

活性炭中的蜂窩狀活性炭具有開孔率高、幾何表面積大、耐磨損、抗粉塵能力強的優點，且床層壓力損失小，吸附脫附速度快，可以很方便地用于氣體凈化、溶劑回收及催化劑的載體，這些優點使該活性炭已經成為對活性炭的主要需求。

而現在對蜂窩狀活性炭的制備方法主要有三種方法，第一種方法是如專利US005451554A中公布的對蜂窩狀活性炭的制備方法，通過添加液態水溶性環氧樹脂和粘土物質，與有機塑性劑結合，采用兩步熱處理制得高機械強度的蜂窩活性炭，雖然這樣制備方法得到的蜂窩活性炭具有耐熱性能良好，在250℃仍具有較高的強度和比表面積大的優點，且耐水性好，但其缺點是加上助粘結劑PVA的熱分解溫度較高，導致二次熱處理溫度較高，增加能耗。第二種方法是如專利CN101214955A中公布的對蜂窩狀活性炭的制備方法，通過在塑性泥料中添加表面改性劑乳液，坯體在100-200℃進行兩次干燥處理，雖然這樣制備方法得到的蜂窩狀活性炭比表面積大且耐水性好，但其缺點是干燥溫度高，干燥時間長，增加能耗，且強度不高。第三種方法是如專利US005389325A中公布的對蜂窩狀活性炭的制備方法，通過在泥料中添加粉末態酚醛樹脂為粘結劑，經過較低溫度的固化、活化處理得到蜂窩狀活性炭，雖然這樣制備方法得到的蜂窩狀活性炭比表面積大、較高的機械強度且耐水性較好，但其缺點是在制造蜂窩狀活性炭的干燥過程中很容易開裂，需要在大于90％的相對濕度下使坯體干燥速度緩慢以獲得無裂紋的蜂窩體；干燥尺寸越大，坯體開裂的情況越難控制，這樣導致其熱處理溫度較高，能耗大，成本高且高溫處理導致蜂窩狀活性炭的耐水性比較差。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種酚醛樹脂結合蜂窩狀活性炭的制備方法，制備工藝及設備簡單，熱處理溫度比較低，生產能耗小，能夠有效降低生產成本。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種酚醛樹脂結合蜂窩狀活性炭的制備方法，步驟如下：

步驟1：干粉混合，即以粉末狀活性炭為主要原料，通過添加輔助原料酚醛樹脂和多孔粘土礦物粉料組成混合物，該混合物中粉末狀活性炭、酚醛樹脂粉末和多孔粘土礦物的質量比例分別為65～85％、2～15％以及0～25％，球磨該混合物制成粒度小于74微米的預混料；

步驟2：濕法混捏配制可塑性泥料，即將預混料、有機粘結劑、固化劑及水按照一定比例進行捏合制成成分均勻的塑性泥料，其中預混料和有機粘結劑的質量比為100∶10到100∶4，固化劑和酚醛樹脂粉末的質量比為0∶100到12∶100，水和粉末狀活性炭的質量比為90∶100到130∶100；

步驟3：真空練泥，即將捏合后的塑性泥料置于練泥機中真空練泥2遍到3遍，得到水分分布均勻的塑性泥段；

步驟4：擠出成型，即將塑性泥段裝入液壓擠出機的料筒內，啟動液壓擠出機的液壓系統先將泥料壓實，然后在10MPa～20MPa的成型壓力下使料筒內的泥料擠出成型具有蜂窩孔道結構的坯體；

步驟5：干燥，即將蜂窩孔道結構的坯體置于800W微波爐中中低火進行定形處理5分鐘到15分鐘，然后置于恒溫恒濕干燥箱中干燥，溫度控制在60℃～90℃范圍，相對濕度控制在75～90％，干燥處理48小時到60小時，得到水分低于1％的外形良好無開裂的烘干蜂窩坯體；

步驟6：固化處理，即將烘干蜂窩坯體置于電熱鼓風干燥箱中，在120℃～150℃溫度下保持1小時到2小時，得到高強度的耐水蜂窩狀活性炭坯體；

步驟7：二次熱處理，即在180℃～250℃溫度下對固化處理后的蜂窩狀活性炭坯體進行二次熱處理，并保持1小時到6小時，使活性炭的孔結構恢復，得到高強耐水蜂窩活性炭。

所述的粉末活性炭為煤質活性炭、木質活性炭、椰殼活性炭、果殼活性炭或活性竹炭。

所述的多孔粘土礦物為凹凸棒土、硅藻土、沸石、海泡石或膨脹珍珠巖。

所述的有機粘結劑為甲基纖維素、羧甲基纖維素或羥甲基纖維素。

所述的固化劑為六次亞甲基四胺或其它多胺基有機物質。