[發明專利]一種以氰胺廢渣為模板制備煤質多級孔活性炭材料的方法

有效

• 申請號: 201811063002.X
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109319781B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 李瑛;邱一洋;藍國鈞;唐浩東;韓文鋒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C01B32/336
• 分類號: C01B32/336;C01B32/318
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明涉及硬模板法制備多孔炭材料領域，具體公開了一種以氰胺廢渣為模板制備煤質多級孔活性炭材料的方法，包括以下步驟：將原煤破碎、磨粉得到粒度為60?200目的原煤顆粒，再加入氰胺廢渣、粘合劑和水混合均勻；再將反應物料壓縮成型，通風晾干后再經過炭化處理；再將炭化料轉入活化爐中，通入活化氣體進行活化處理；最后將活性炭粗品依次經過酸洗處理和水洗處理，烘干后即得所述煤質多級孔活性炭材料。本發明方法簡單易操作，大大降低了氰胺工業廢渣這類高危廢棄物的處理成本，實現了資源化利用，可以一步得到高附加值的氮改性煤質活性炭，回收得到的炭材料可作為吸附劑或催化劑載體，極大地提升了煤質活性炭的附加值。

技術領域

本發明涉及硬模板法制備多孔炭材料領域，具體涉及一種以氰胺廢渣作模板制備煤質多級孔活性炭材料的方法。

背景技術

多孔炭材料作為一種具有高比表面積、孔隙發達的材料，具有耐酸堿腐蝕、價格低廉等優點，被廣泛用于吸附、脫色、精制、分離、催化等領域。目前，工業上的多孔炭材料的原料主要來自煤、生物質等含碳有機物，其中煤質活性炭占到60％左右，但利用煤制備的炭材料的孔隙結構通常為孔徑小于2nm的微孔炭材料，存在一定的使用限制，因此，制備具有諸如微孔-介孔或微孔-介孔-大孔的煤質多級孔炭材料具有很強的實際意義。

其中，氮摻雜多孔炭材料作為一種新型堿性炭材料，在吸附及催化等高端領域展現出了優良的性能，但目前氮摻雜炭材料尚未實現產業化生產。已報導的氮摻雜炭材料的制備方法較多，但是大都是對已合成好的炭材料通過添加額外的昂貴的有機或者無機氮源進行改性而得，其生產成本較高。因此，我們需要尋找一種廉價、高效的含氮試劑用于大規模生產氮摻雜炭材料。

氰胺化合物作為一類重要的化工原料被廣泛的應用于制造精細化工產品、醫藥原料和農藥原料，如單氰胺主要用于醫藥、保健產品、飼料添加劑的合成和農藥中間體的合成；雙氰胺可用于制備胍鹽、三聚氰二胺類化合物、涂料、染料固色劑、化肥等，其主要是通過氰氨化鈣(石灰氮)為原料經過水解過程制備的。在生產過程中原料中的Ca原子以CaCO₃的形式沉積下來，形成了大量的副產物—氰胺廢渣，其主要成分為90wt％的CaCO₃及少量石墨。

由于氰胺廢渣是難以處理的工業廢渣且幾乎無利用價值，國內生產廠家大部分將氰胺廢渣就地堆放或填埋，這樣不僅占用了寶貴的土地資源，而且對空氣、地表水和地下水造成嚴重污染。由于氰胺廢渣及滲濾液呈強堿性，堆存滲透造成土地鹽堿化，并污染地下水，同時堿性渣灰的揚塵污染周邊環境，危及居民生活和身體健康，故而如何有效的利用這一廢棄資源成為了當前綠色中國所面臨的一大問題。

迄今為止，還未見到可將氰氨廢渣有效利用的方法，此外，工業化大規模生產氮摻雜多孔炭材料仍存在一定的技術問題，摻氮多孔炭材料的造孔方式通常有硬模板法、軟模板法、活化法等方法，其中硬模板法及軟模板法常需要昂貴的模板劑且需要一定的后處理過程，難以用于工業化大生產中；活化法作為目前工業上常用的造孔方法也存在著孔隙結構難以調控的問題。

綜上所述，如何將氰氨廢渣有效利用，同時如何選用一種低成本、綠色的造孔方法或造孔劑是當前需要解決的最大問題。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種利用氰胺廢渣做模板原位制備得到功能化的氮摻雜煤質多級孔活性炭材料的方法，該制備方法簡單易操作，不僅大大降低了生產成本，還解決了氰胺廢渣對環境的危害問題。

本發明的具體技術方案如下：

一種以氰胺廢渣為模板制備煤質多級孔活性炭材料的方法，包括以下步驟：

(1)將原煤破碎、磨粉得到粒度為60-200目的原煤顆粒，再加入氰胺廢渣、粘合劑和水混合均勻，得到反應物料；

(2)將步驟(1)得到的物料壓縮成型，通風晾干后再經過炭化處理，得到炭化料；