[發明專利]一種超級電容器活性炭的除鉀方法

在審

• 申請號: 201210357767.0
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102838111A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 李廣朝;王宏力;王建剛;謝云漫;邵國斌;馬源;陳潔;趙怡麗;馮玉君;郭歌;陳彤;胡玫;夏成浩;劉秀偉;柴勇利;岳艷榮;張晨;張謙華;尚成江;申國科;李修強;李松巖
• 申請（專利權）人: 滑縣大潮林物產有限責任公司;河南省化工研究所有限責任公司
• 主分類號: C01B31/08
• 分類號: C01B31/08
• 代理公司: 安陽市智浩專利代理事務所 41116
• 代理人: 王好勤

技術領域

本發明涉及活性炭技術領域，進一步涉及超級電容器活性炭除鉀技術，尤其是用一種或幾種強氧化劑脫除活性炭中鉀元素的技術手段。

背景技術

有關超級電容器的制備是近年來非常活躍的研究課題，超級電容器用活性炭是某公司近年來重點研究開發的高技術產品。嚴格按照客戶要求和中華人民共和國林業行業標準（LY/T1617-2004）所制定的企業標準進行生產。

此公司的產品選用含碳量高、純潔度好的炭材料為基料，以堿性介質為活化劑，通過嚴格的科學配方、特殊的生產工藝精制而成。

由于制備工藝的特殊性，導致了產品中的鉀離子含量過高，在3000ppm以上。在超級電容器的電極材料使用情況下，如果堿金屬離子和重金屬離子過量存在于超級電容器活性炭中，和非水性電解液的化學作用，使堿金屬或重金屬的還原析出所致的結晶現象，容易引起短路故障和自放電，直接引起超級電容器的功能及使用壽命。

因此研究去除活性炭中鉀離子的方法，很有必要。目前，國際國內尚未有堿金屬離子含量標準，有報導堿金屬離子最好控制在100ppm以內。

發明內容

本發明的目的在于提供一種有效的除鉀技術，該方法選用某公司生產的活性炭為原料，加入一種或幾種強氧化劑，利用超聲波清洗機進行處理，操作簡單，流程易于控制，除鉀效果好。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

一種超級電容器活性炭的除鉀方法，其特征在于包括以下步驟：a將活性炭置于容器中；b向該容器中加入濃度為15%－45%的強氧化劑，使其浸沒活性炭炭面，攪勻；c加溫至80±10℃，控溫反應0.4－1h；d沉淀，沉淀至水炭分離，脫水；e洗滌到PH值呈中性或弱酸性（PH值為6－7）；f將所得活性炭置于容器中，加入活性炭重量1－5倍的去離子水，超聲處理0.5－1.5h；g脫水，烘干；所述超聲波是指具有洗滌效果的任何頻率與功率的超聲波。

本發明還可以通過以下方案實現：

所述c步驟中加溫前在室溫下放置0.4－1h，加溫后，再降至室溫。

所述c步驟中，洗滌前加入去離子水，稀釋并攪勻，用布氏漏斗抽濾，所得活性炭成圓餅狀，即為濾餅，再用去離子水洗滌濾餅至中性或弱酸性。

所述：a步驟所述的活性炭為25g；b步驟的強氧化劑為80ml；c步驟室溫放置0.4－1h后，加溫至80±10℃控溫反應0.4－1h，冷卻至室溫；e步驟中，洗滌前加入90－110ml去離子水，稀釋并攪勻，用布氏漏斗抽濾，所得活性炭成圓餅狀，即為濾餅，之后用90－110ml去離子水洗滌濾餅，重復3－5次，洗滌至PH值呈中性或弱酸性；f步驟中，將所得活性炭置于容器中，加入90－110ml去離子水，超聲0.5－1.5h。

所述的強氧化劑是硫酸、硝酸、鹽酸之一種或混合，二種混合時，兩者的比例為1：0.1－10；三種混合時，三者的比例為1：0.1－10：0.1－10。

為促進氧化反應的進行，反應時，在加入強氧化劑的同時，加入重量為強氧化劑的4－6%的過氧化物，促進反應的進行；所述的過氧化物指濃度為35－45%的過氧化氫或濃度為98%的過氧乙酸，重量為強氧化劑的5%。這樣可以減少強氧化劑的用量，減少反應時間，降低成本，保護環境。

所述超聲波頻率為20－60kHz，功率為100－3000w。

所述超聲波是以下一種：頻率為50－60kHz，功率為100－500w；頻率為40－50kHz，功率為500－1500w；頻率為20－40kHz，功率為1000－3000w；頻率為60kHz，功率為100w。

所述的洗滌的過程中，可以與高速攪拌技術聯用。進行洗滌或超聲洗滌時高速攪拌，攪拌機的轉速為3000－5000r/min。在高速攪拌的狀態下，溶液中的微小氣泡加快了鉀離子在活性炭與水之間的交換速度，可以減少洗滌次數并且達到更好的洗滌效果，從而節約用水量，符合綠色生產的理念。

所述洗滌或超聲洗滌時，水的溫度為30－60℃。

所述純水是指去離子純水，電阻率10兆歐姆·米－18兆歐姆·米。