本發(fā)明涉及一種球形多孔炭的制備方法，屬于碳納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多孔炭材料已經(jīng)在許多新的領(lǐng)域得到應(yīng)用，例如用作催化劑載體、電池電極、超級電容器電極、能源氣體儲備、生物醫(yī)藥和大分子物質(zhì)的吸附、分離與純化。球形多孔炭具有填充均勻，液體阻力小，吸附效率高，耐磨損不易掉屑，機械強度高等優(yōu)點，越來越受到重視。

我國自20世紀50年代以來開始生產(chǎn)和應(yīng)用離子交換樹脂。經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，國內(nèi)常規(guī)離子交換樹脂的制造和應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)較為成熟，水平與國外相當。離子交換樹脂主要應(yīng)用于電力、食品、醫(yī)藥、電子和冶金等行業(yè)，隨著鍋爐給水、引用水和電子用水等對離子交換出水的純度要求，使得離子交換樹脂產(chǎn)品的升級和技術(shù)進步的步伐日益加快。目前全球離子交換樹脂的年消耗量約為70萬噸，廢棄離子交換樹脂的再利用壓力巨大。

《一種污水降解用氮摻雜介孔碳催化劑及其準備方法與應(yīng)用》（CN 104353481 A）、《高比表面積多孔碳納米棒的制備方法》（CN 104211040 A）、《利用金屬有機骨架制備高比表面積有序介孔碳材料的方法》（CN 104418315 A）三個專利均為金屬有機物骨架MOF范疇，是將Zn離子以共價鍵的形式保留于骨架內(nèi)，反應(yīng)更需對苯二甲酸、有機溶劑、三乙胺，反應(yīng)復雜，反應(yīng)時間1-4天，可控性差，不易規(guī)模生產(chǎn)，且有機骨架需現(xiàn)場合成，工藝復雜，成本較高。《一種中孔球形活性炭及其制備方法》（CN 101177265 A）所述苯乙烯-二乙烯基苯共聚物小球雖為苯乙烯系離子交換樹脂主體結(jié)構(gòu)，但其為酸化或胺化引入離子交換基團，不具備離子交換性或離子交換性較差，加熱溫度為400-900℃，未達到單質(zhì)鋅的沸點，不能轉(zhuǎn)化為鋅蒸汽，其為典型的氯化鋅活化工藝，此類活化工藝產(chǎn)生氯化氫，高溫下對設(shè)備腐蝕嚴重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種可規(guī)模化生產(chǎn)、低成本，易實現(xiàn)的制備聚苯胺的方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種球形多孔炭的制備方法，包含以下步驟：

（1）將含鋅物質(zhì)溶于水中，形成濃度為0.01-10 mol/L的溶液A；

（2）將預(yù)處理樹脂浸泡于溶液A中，進行離子交換，形成含鋅離子交換樹脂；

（3）將含鋅離子交換樹脂進行焙燒；

（4）經(jīng)破碎過篩、酸洗、去離子水清洗或酸煮中的一種或多種工藝得到多孔炭。

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（1）中的含鋅物質(zhì)為二水乙酸鋅、無水乙酸鋅、氟化鋅、氯化鋅、溴化鋅、四水硫酸鋅、七水硫酸鋅、六水硝酸鋅、磷酸二氫鋅、偏鋅酸、鋅酸鉀或鋅酸鈉中的一種或幾種；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（2）中預(yù)處理樹脂為去離子水浸泡處理、離子交換樹脂預(yù)處理方法（GB 5476-85）方法中的一種，離子交換樹脂為苯乙烯系、丙烯酸系、環(huán)氧系、酚醛系、乙烯吡啶系或氯乙烯系中的一種或幾種，其中陽離子交換樹脂為磷酸基陽離子型或羧酸基陽離子型，陰離子交換樹脂為強堿性I型、強堿性II型或弱堿性；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（2）中含鋅離子交換樹脂中鋅含量為0-10 mmol/g，預(yù)處理樹脂干燥后的質(zhì)量；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（2）中浸泡溫度為-5-80℃，浸泡時間為0.1-24 h；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（2）離子交換在靜止、機械攪拌、超聲或磁力攪拌的態(tài)下進行；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（3）中含鋅樹脂為直接過濾所得、過濾后清洗所得、干燥后所得中的一種或幾種方式組合得到；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述步驟（3）中升溫速率為0.1-50℃/min，反應(yīng)溫度為910-1600℃，反應(yīng)時間為0.1-24 h， 焙燒氣氛為惰性氣氛或真空中的一種；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述惰性氣氛為氮氣、氬氣或氦氣中的一種或幾種，氣流量為10-500 ccm；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述真空為0-0.099 Mpa；

本發(fā)明的進一步改進在于：所述的焙燒用加熱設(shè)備為回轉(zhuǎn)窯、推板窯、管式爐、馬弗爐或旋轉(zhuǎn)炭化鍋。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：本發(fā)明將鋅轉(zhuǎn)化為鋅蒸汽，可重復利用，廢棄離子交換樹脂可變廢為寶，成為多孔炭前驅(qū)體，同時提供了一種球形多孔炭制備新工藝。

附圖說明

圖1 為本方法所得D113樹脂及球形多孔炭對比圖片；

圖2 為本方法所得球形多孔炭的SEM圖片；

圖3 為本方法所得球形多孔炭的SEM圖片。

具體實施方式：

為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述，以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。以下實施實例旨在說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的進一步限定，本發(fā)明可以按發(fā)明內(nèi)容所述的任一方式實施。

本發(fā)明為一種球形多孔炭的制備方法，將含鋅物質(zhì)溶于水中，形成濃度為0.01-10 mol/L的溶液A；將預(yù)處理樹脂浸泡于溶液A中，進行離子交換，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂進行焙燒；經(jīng)破碎過篩、酸洗、去離子水清洗或酸煮中的一種或多種工藝得到多孔炭。

實施例1

將六水硝酸鋅溶于水中，形成0.05 mol/L溶液A；將干質(zhì)量為5 g的預(yù)處理樹脂D113浸泡于100 ml的溶液A中，25℃下靜止狀態(tài)，離子交換24 h，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂以5℃/min升溫至1000℃，恒溫0.5 h，100 ccm N2下進行，后自然降至室溫；得到比表面積為2725 m2/g的多孔炭。

實施例2

將乙酸鋅溶于水中，形成0.3 mol/L溶液A；將干質(zhì)量為15 g的預(yù)處理樹脂D101浸泡于100 ml的溶液A中，25℃下靜止狀態(tài)，離子交換16 h，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂以20℃/min升溫至1200℃，恒溫8 h，300 ccm Ar下進行，后自然降至室溫；得到比表面積為1357 m2/g的多孔炭。

實施例3

將鋅酸鉀溶于水中，形成0.01 mol/L溶液A；將干質(zhì)量為1 g的預(yù)處理樹脂D330浸泡于50 ml的溶液A中，10℃下靜止狀態(tài)，離子交換8 h，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂以50℃/min升溫至910℃，恒溫4 h，30 ccm 氦氣下進行，后自然降至室溫；得到比表面積為536 m²/g的多孔炭。

實施例4

將溴化鋅溶于水中，形成5 mol/L溶液A；將干質(zhì)量為50 g的預(yù)處理樹脂122浸泡于10 ml的溶液A中，0℃下靜止狀態(tài)，離子交換4 h，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂以2℃/min升溫至950℃，恒溫2 h，500 ccm 氮氣下進行，后自然降至室溫；得到比表面積為789 m²/g的多孔炭。

實施例5

將鋅酸鈉溶于水中，形成0.9 mol/L溶液A；將干質(zhì)量為200 g的預(yù)處理樹脂Reillex 425浸泡于200 ml的溶液A中，50℃下靜止狀態(tài)，離子交換24 h，形成含鋅離子交換樹脂；將含鋅離子交換樹脂以50℃/min升溫至1350℃，恒溫24 h，500 ccm 氦氣下進行，后自然降至室溫；得到比表面積為1532 m²/g的多孔炭。

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有多孔炭化學法制備中環(huán)境污染，設(shè)備腐蝕性要求高，難以大規(guī)模生產(chǎn)等缺點，本發(fā)明為鋅蒸汽溢出造孔技術(shù)，提供一種造孔劑可重復利用、新型蒸汽溢出造孔的新方法，且可以通過鋅離子量調(diào)控多孔炭孔結(jié)構(gòu)及緩解廢棄離子交換樹脂環(huán)保問題，變廢為寶。

申請人又一聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的實現(xiàn)方法及裝置結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限于上述實施方式，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述方法及結(jié)構(gòu)才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用實現(xiàn)方法等效替換及步驟的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明并不限于上述實施方式，凡采用和本發(fā)明相似結(jié)構(gòu)及其方法來實現(xiàn)本發(fā)明目的的所有方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。