[發(fā)明專利]一種微米球形活性炭的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011533044.2
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112691643A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高建峰;胡拖平;崔娟;劉江匯;柴序;郭花花;安富強
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;B01J13/02;C01B32/354
• 代理公司: 太原華弈知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 14108
• 代理人: 溫霞云

本發(fā)明公開了一種微米球形活性炭的制備方法，屬于活性炭技術(shù)領(lǐng)域，涉及球形活性炭。一種微米球形活性炭的制備方法，是在微波條件下，將活性炭與敏化劑混合反應(yīng)，利用敏化劑控制微波在活性炭表面作用位點，制得微米球形活性炭，其中所述的敏化劑包括乙酸、鈦酸四丁酯溶液、可溶性有機物和金屬離子鹽。本發(fā)明原料成本易于取得，能耗低，工藝流程簡單，成品率高，可實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于活性炭技術(shù)領(lǐng)域，涉及球形活性炭，具體涉及一種微米球形活性炭的制備方法。

背景技術(shù)

活性炭是一種比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達和表面官能團豐富的多孔吸附材料，屬于無定形碳，具有理化性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水和有機溶劑，力學(xué)強度高，可循環(huán)使用的特性，能廣泛應(yīng)用于氣相吸附、液相中有機或無機物質(zhì)的吸附、膠體顆粒吸附、有害金屬離子吸附等，是一種性能優(yōu)良的吸附劑。

球形活性炭是一種新型的活性炭，因其具有規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)、良好的堆積密度與高比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能等特點，可應(yīng)用于催化劑載體、電極材料、模板劑及復(fù)合材料的制備等領(lǐng)域，成為材料領(lǐng)域研發(fā)的重要方向，在制糖、醫(yī)藥、食品、化工、國防、環(huán)保、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景。

球形活性炭按原料不同可分為3類：瀝青基、高分子基和煤基球形活性炭。煤基球形活性炭具有原料廣泛，成本低等優(yōu)點，作為治療腹瀉劑、口服解毒劑使用，制備工藝相對簡單、主要制備方法為圓盤滾動造球法，但是由于所制備的球形活性炭存在機械強度低，灰分較髙等缺點，所以其應(yīng)用的領(lǐng)域受到限制；瀝青基球形活性炭具有原料廣泛、價格低廉的優(yōu)點，但是生產(chǎn)工藝流程復(fù)雜，工藝參數(shù)和變量多，能耗高，工藝流程長，造成了生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)成本高，不夠綠色環(huán)保的缺點；高分子基原料成本高，大規(guī)模生產(chǎn)存在一定難度。從制備工藝講，包括噴霧法、乳化相分離法、沉淀聚合法、壓條成球法、水熱法等，其中噴霧法是原料通過噴霧形成液滴，在惰性氣體和高溫下，進行碳化，最后通過活化得到球形活性炭；乳化相分離法是將一相分散在另一相中聚合成球；沉淀聚合法是將單體和引發(fā)劑溶于介質(zhì)中，當(dāng)反應(yīng)發(fā)生后，隨著聚合程度加深，聚合物由于與溶劑不相容而析出沉淀，形成固態(tài)球形聚合物；壓條成球法將原料和減粘劑、混合恪融，擠壓成條形，進行切割至合適大小，再減粘劑，培化、碳化、活化得到活性炭；水熱法是在密閉的壓力容器中，水為溶劑，在高溫高壓下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

但是總的來說，目前球形活性炭生產(chǎn)成本較高，國內(nèi)無規(guī)模化的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線，產(chǎn)品需高價從國外進口，其應(yīng)用受到了限制，尤其用于國防軍工的產(chǎn)品更是受到嚴格的限制。

為了解決現(xiàn)有球形活性炭技術(shù)領(lǐng)域存在的上述問題，本發(fā)明研發(fā)了低成本，易操作的可規(guī)模化生產(chǎn)的微米級活性炭的制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微米球形活性炭的制備方法，以達到降低成本、簡化工藝、規(guī)模化生產(chǎn)的目的。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種微米球形活性炭的制備方法，是在微波條件下，將活性炭與敏化劑混合反應(yīng)，利用敏化劑控制微波在活性炭表面作用位點，制得微米球形活性炭，其中所述的敏化劑包括乙酸、鈦酸四丁酯溶液、可溶性有機物和金屬離子鹽。

進一步地，所述的可溶性有機物為聚乙二醇、聚丙烯酸鈉、乙醇、或者苯甲酸中的任意一種或幾種。

所述的金屬離子鹽為硝酸鎂、硝酸鐵、或者硝酸鋁中的任意一種。

所述的敏化劑的制備方法是將質(zhì)量比為4-18:10-50的有機物與金屬離子鹽溶于蒸餾水，滴加乙酸和鈦酸四丁酯溶液，混合均勻即可。

所述的敏化劑的制備方法是，在10L蒸餾水中添加4-18g的有機物，10-50g金屬離子鹽，然后滴加10mL鈦酸四丁酯溶液和5-8mL乙酸，混合均勻即可。

所述的微波功率為700-750w，優(yōu)選微波火力為70-50%，例如使用市售的家用微波爐，火力為中火或中低火即可。