[發明專利]一種改善活性炭二氧化碳吸附性能的方法

有效

• 申請號: 201410132974.5
• 申請日: 2014-04-03
• 公開（公告）號: CN103933935A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉石彩;楊華;鄧先倫;蔣劍春
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/32;B01D53/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明涉及一種改善活性炭二氧化碳吸附性能的技術，尤其是涉及一種原料活性炭為類分子篩型結構的活性炭的二氧化碳吸附性能的改善方法。

背景技術

類分子篩型活性炭產品具有特殊的微孔分布，微孔發達又高度集中,主要應用在高純氣體凈化工藝上。在石油化工行業變壓吸附精制氫氣領域得到廣泛應用的類分子篩型活性炭產品，主要用于吸附去除二氧化碳雜質氣體，因此，活性炭的二氧化碳吸附性能優劣非常關鍵。研究表明，活性炭的孔徑結構及表面性質是影響其二氧化碳吸附性能的主要因素。

發明內容

本發明提供一種改善活性炭二氧化碳吸附性能的技術，尤其是涉及一種原料活性炭為類分子篩型結構的活性炭的二氧化碳吸附性能的改善方法。是采用浸漬工藝，通過改變活性炭表面官能團性質的方法來提高活性炭的二氧化碳吸附性能。由本發明制得的活性炭產品具有二氧化碳吸附效果好的優點，能用于高純氣體的凈化工藝，提高氣體凈化效率。

本發明采用如下技術方案為：一種改善活性炭二氧化碳吸附性能的方法，對類分子篩型活性炭采用浸漬工藝改良，浸漬液由1-3mol/L的硫酸鉀溶液及0.5mol/L的過硫酸銨溶液組成，浸漬液與活性炭充分混合至無氣泡，然后加熱至50-70℃，保溫至溶液完全反應直至消失，再用蒸餾水洗滌活性炭，洗滌完后在120-150℃下干燥至恒重，即得活性炭產品。

硫酸鉀溶液和過硫酸銨溶液按體積比1：1混合，按每50ml-100ml浸漬液中加入50克活性炭的比例進行浸漬處理。

浸漬液由1mol/L的硫酸鉀溶液及0.5mol/L的過硫酸銨溶液組成，按每50ml-100ml浸漬液中加入50克活性炭的比例混合。

所述的類分子篩型活性炭為煤質或椰殼類分子篩型活性炭。

所述的類分子篩型活性炭，其中半徑小于的孔容占總的孔容的大于90%，按BET計算方法比表面積在800m²/g-1150m²/g，在測試溫度25℃，測試氣體壓力0.1MPa（絕壓），抽空真空度-0.093MPa（表壓）的條件下，二氧化碳吸附量指標在50ml/g以上，產品的耐磨強度在98%以上。

有益效果：

1、本發明技術在類分子篩型活性炭孔隙結構已經定型、其二氧化碳吸附量已為定值的基礎上，采用浸漬工藝，特別選擇了由1－3mol/L的硫酸鉀溶液及0.5mol/L的過硫酸銨溶液組成（硫酸鉀溶液：過硫酸銨溶液＝1：1（體積））的浸漬液處理類分子篩型活性炭原料，顯著改變活性炭表面官能團性質，通過改變活性炭表面性質的方法來進一步提高活性炭的二氧化碳吸附性能，在原來基礎上活性炭的二氧化碳吸附量增加20-40%。產品用于高純氣體的凈化工藝，能進一步顯著提高氣體凈化效率。對于同樣的吸附裝置，可以減少活性炭的使用量并改善產品氣體的純度，從而帶來顯著的經濟效益。

2、本發明的技術適用于所有類型的用于以吸附二氧化碳為主的類分子篩型活性炭。所述的類分子篩型活性炭，其中半徑小于的孔容占總的孔容的大于90%，按BET計算方法比表面積在800m²/g-1150m²/g，在測試溫度25℃，測試氣體壓力0.1MPa（絕壓），抽空真空度-0.093MPa（表壓）的條件下，二氧化碳吸附量指標在50ml/g以上，產品的耐磨強度在98%以上。經浸漬改性后，活性炭表面的羥基和羧基官能團大幅增加，而原有孔結構不會改變（活化工藝決定了活性炭的孔徑結構），改性后的活性炭二氧化碳吸附量提高20％以上,達60ml/g以上。

3、本發明采用的硫酸鉀和過硫酸銨混合浸漬液，對生產設備無任何腐蝕，基本上無環境污染。

附圖說明

圖1活性炭的二氧化碳吸附量測試裝置圖。

1—二氧化碳氣源、2—壓力計、3—硅膠干燥瓶、4—轉子流量計、5—蛇形管、6—吸附管、7—恒溫水浴器、8—氣體緩沖瓶、9—真空表、10—真空泵、K1～K5為旋塞。

圖2活性炭的紅外光譜。

具體實施方式

本發明的活性炭的二氧化碳吸附量測試裝置為圖1所示，活性炭二氧化碳吸附量測試方法為：

將活性炭樣在110±5℃烘干至恒重，置于干燥器中備用，將吸附管擦凈后稱量為m1(連同管塞，精確至1mg),把準備好的試樣分二至三次裝入吸附管中，炭層高（10±0.2）㎝（振實后的高度），裝填后，將管塞涂上凡士林旋好，連同管塞稱量再稱量為m2（精確至1mg)。稱量完畢，將吸附管垂直插入恒溫水浴中（水浴溫度25℃）。