[發明專利]活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202110007405.8
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112573519A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 程時富;常鴻雁;向檸;辛凡文;竇睿智;章序文;李克健;舒歌平
• 申請（專利權）人: 中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司上海研究院
• 主分類號: C01B32/33
• 分類號: C01B32/33;C01B32/324;C01B32/336;C01B32/348
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉兵;田宏

本發明涉及活性炭領域，公開了一種活性炭及其制備方法。該方法包括如下步驟：(1)將煤液化瀝青與茶葉枝梗進行混合，制得混合原料；(2)將所述混合原料進行熱處理之后，進行活化處理；其中，所述熱處理的條件包括：在惰性氣體氣氛中進行，溫度為400?600℃；所述活化處理的溫度為500?1000℃。本發明的活性炭制備方法操作步驟簡單、條件溫和，且得到的活性炭灰分含量低、氧含量高、比表面積大。

技術領域

本發明涉及活性炭制備領域，具體涉及一種活性炭及其制備方法。

背景技術

煤液化殘渣是煤直接液化過程的非目標產品，其產量約占投煤量的30％，是一種高灰、高硫和高熱值的物質，主要由煤液化瀝青(四氫呋喃可溶物的統稱)、未轉化煤和無機質組成。未轉化煤是指殘渣中不溶于四氫呋喃的有機質，約占殘渣總量的30％，具有較高的熱值。無機質主要是由煤中的礦物質和外加的催化劑組成，約占殘渣總量的20％。煤液化瀝青約占殘渣的50％，主要由多環縮合芳烴組成，具有芳香度高，碳含量高，容易聚合或交聯的特點，與石油瀝青和煤焦油瀝青的特性有所不同，非常適合作為制備炭素材料的原料，是一種寶貴而獨特的碳資源。

當今，國內大規模應用煤液化殘渣的方法是將煤液化殘渣與煤調配成水煤漿，作為氣化原料或鍋爐燃料，解決了煤液化殘渣大規模應用的出路，實現了殘渣大規模利用。但是，煤液化殘渣，特別是其中的煤液化瀝青未實現高附加值的利用，煤直接液化產業的經濟效益未得到最大化體現。因此，將煤液化殘渣中的煤液化瀝青和不可溶部分分離開來，并進行合理地綜合開發利用，具有較大的經濟效益和社會效益。

采用煤液化殘渣或煤液化瀝青制備活性炭或多孔炭的途徑主要有兩種：一種是直接以煤液化殘渣或瀝青為原料，通過活化劑(如KNO₃)或者空氣進行預氧化處理，然后再經過升溫炭化、化學活化(KOH或者NaOH作為活化劑)得到活性炭的方法。另一種方法是以提取煤液化殘渣中的煤液化瀝青作為碳源，以納米SiO₂、介孔硅SBA-15、SBA-16或KIT-6等為硬模板，通過炭化、酸洗、水洗和干燥制備得到介孔炭，再進一步通過濃硝酸進行氧化，以提高其表面活性位含量。但由于煤液化瀝青的碳含量高，氧含量低，且為平面的多環芳烴分子結構，其自身的造孔活性能差，導致上述活性炭的制備工藝較為苛刻，流程較為復雜。

我國是產茶大國，每年干茶產量就超過了200萬噸，同時在茶葉種植修剪過程中，產生了大量廢棄的枝梗，未得到充分的利用。茶葉枝梗是一種具有三維網狀結構、氧、氮元素含量高、灰分含量低、易于炭化、活化的物質，是較為理想的多孔炭材料的原料。但由于茶葉枝梗焦化值低，且不易石墨化，導致了相應活性炭的收率低、石墨化程度低等特點，限制了其在多孔炭制備領域的應用。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的上述問題，提供一種活性炭及其制備方法，該方法以煤液化瀝青和茶葉枝梗為原料，操作步驟簡單、條件溫和，且得到的活性炭灰分含量低、氧含量高、比表面積較大、孔徑和孔容等參數可根據需要進行調整。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種活性炭的制備方法，該方法包括如下步驟：

(1)將煤液化瀝青與茶葉枝梗進行混合，制得混合原料；

(2)將所述混合原料進行熱處理之后，進行活化處理；

其中，所述熱處理的條件包括：在惰性氣體氣氛中進行，溫度為400-600℃；所述活化處理的溫度為500-1000℃。

優選地，所述煤液化瀝青與茶葉枝梗的重量比為1：0.1-20，優選為1：0.5-10。

優選地，所述煤液化瀝青的粒徑為3mm以下。

優選地，所述茶葉枝梗的粒徑為3mm以下。

優選地，所述煤液化瀝青的軟化點為100-250℃，優選為150-200℃。

優選地，所述熱處理的溫度為400-600℃。