一種水蒸氣法制廢舊電路板活性炭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種以廢舊電路板為原料水蒸氣法制備活性炭的方法，屬于廢物資源 二次利用制備活性炭領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性炭是一種多孔材料，具有豐富的孔結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積等特點(diǎn)。同時(shí)，化 學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)使得活性炭被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、醫(yī)學(xué)、食品等領(lǐng)域。
[0003] 目前國內(nèi)外選用制備活性炭的原材料可分為五大類：⑴植物性原料；（2)礦物原 料；（3)各種廢棄物；(4)合成纖維材料；（5)有機(jī)纖維材料。其中利用各種廢棄材料來制備 活性炭已受到很大的重視，主要是由于原料廉價(jià)，利用這些廢棄物制備活性炭實(shí)現(xiàn)了資源 的再循環(huán)利用，從而減少了資源的浪費(fèi)。
[0004] 廢舊電路板是一種熱固性復(fù)合材料，由覆銅箔板壓制而成。主要是由金屬材料 (Cu、Sn、Pb、Fe等）和非金屬材料組成。非金屬材料中含有大量的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維，處 理不當(dāng)也會造成資源的浪費(fèi)。目前非金屬材料在處理和利用過程中主要存在以下問題：產(chǎn) 量大，成分復(fù)雜，回收利用價(jià)值低和二次污染等。因此廢舊電路板的綜合回收利用是一個(gè) 亟待解決的問題。關(guān)于非金屬材料的回收利用，有很多種方法。例如填埋，但是填埋處理會 造成資源的極大浪費(fèi)；再者是將非金屬材料作為路渣、填充物等，但是由于其安全性能、穩(wěn) 定性和對環(huán)境的友好性能等都沒有被評估，因此不適合作為路渣、填充物等。由于廢舊電路 板中的非金屬材料含有大量的有機(jī)物，因此用此材料制備出來的活性炭是很好的吸附劑， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。
[0005] 中國專利文獻(xiàn)CN 102923702A(【申請?zhí)枴?01210380085. 1)公開了以化學(xué)活化法制 備廢舊電路板的方法，利用了 K2C03或者Na 2C03作為活化劑。這種方法的缺陷是：對設(shè)備腐 蝕性大，而且碳成品中含有殘留化學(xué)藥品等缺點(diǎn)。本發(fā)明利用水蒸氣活化法，對環(huán)境污染 小，且制備的碳無需進(jìn)行清洗，性能優(yōu)良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對廢舊電路板的利用不足，本發(fā)明提供一種以廢舊電路板中的非金屬材料為原 料，采用先炭化，再用水蒸氣活化的方法制備活性炭，該方法不僅為廢舊電路板的利用開拓 了一種新途徑，而且降低了固體廢棄物造成的污染。
[0007] 原料說明：
[0008] 本發(fā)明采用的廢舊電路板，廢舊電路板主要來源于各種廢舊的電腦，通訊設(shè)備，家 用電器以及淘汰的電子儀器儀表等的線路板，PCB板，鋁基板，高頻板，厚銅板，阻抗板，PCB， 超薄線路板，超薄電路板。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種水蒸氣法制廢舊電路板活性炭的方法，包括以下步驟：
[0011] (1)廢舊電路板粉碎后，將金屬物和非金屬物分離出來，非金屬物粉碎至粒徑 0. 2?0. 3mmX0. 2?0. 3mm，得廢舊電路板非金屬粉末；
[0012] ⑵將廢舊電路板非金屬粉末置于炭化爐中，在無氧條件下，以5?12°C /min的 升溫速率升溫至450?650°C，保溫處理1?3h，得炭化樣廢舊電路板；
[0013] (3)取步驟（2)炭化樣廢舊電路板，在通入水蒸氣氣體保護(hù)下，以2?10°C /min 的升溫速率升溫至700?900 °C，在700?900 °C下恒溫反應(yīng)30?120min，冷卻至室溫研磨 過篩，即得廢舊電路板活性炭。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（2)中炭化溫度為550?600°C，反應(yīng)時(shí)間為：1. 5?2. 5h，升 溫速率為8?10°C /min。
[0015] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中炭化樣廢舊電路板在水蒸氣的保護(hù)下反應(yīng)溫度為 800?850°C，反應(yīng)時(shí)間為：60?90min，升溫速率為8?10°C /min。
[0016] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中水蒸氣的通入速率為0. 5?lL/min。
[0017] 進(jìn)一步優(yōu)選的，水蒸氣的通入速率為0? 6?0? 8L/min。
[0018] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（3)中的冷卻是在水蒸氣保護(hù)下進(jìn)行冷卻，水蒸氣的通入速 率與反應(yīng)時(shí)通入的速率相同。
[0019] 本發(fā)明優(yōu)選的，步驟（1)中，廢舊電路板粉碎后，采用比重法將金屬物和非金屬物 的分咼出來。
[0020] 比重法：利用材料間比重的差異進(jìn)行分離，顆粒在氣流的作用下分層，下面的重顆 粒受板的摩擦和振動作用向上移動，而輕顆粒由于板的傾斜度而向下漂移，從而將廢舊電 路板中的金屬和非金屬部分篩選分離。
[0021] 本發(fā)明制得的廢舊電路板活性炭，微孔孔隙發(fā)達(dá)，比表面積可達(dá)531?829m2/ g。吸附性能優(yōu)良，尤其是對亞甲基藍(lán)表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附效果，對亞甲基藍(lán)吸附量達(dá)247? 349mg/g。在不使用活化劑的前提下，利用先炭化，再用水蒸氣活化的方法制備出性能優(yōu)良 的活性炭。
[0022] 本發(fā)明未使用任何活化劑，直接將原料進(jìn)行炭化預(yù)處理，在炭化作用下，含碳物 質(zhì)在熱作用下分解，而非碳物質(zhì)則以揮發(fā)分的形式逸出，從而生成了富含碳的炭化產(chǎn)物。 再通入水蒸氣作保護(hù)氣，使本來閉塞的孔隙或者因熱解油堵塞的孔打開，生成了發(fā)達(dá)的微 孔結(jié)構(gòu)。利用水蒸氣進(jìn)行活化在制備活性炭的造孔過程中主要有三個(gè)作用：（1)開孔作用： 炭化時(shí)由于孔隙被焦油或者其他雜質(zhì)等造成孔隙堵塞，造成了閉孔，這樣使得吸附分子無 法進(jìn)入孔隙，所以炭化時(shí)無吸附能力；但是活化時(shí)，由于水蒸氣與焦油或者雜質(zhì)的無定型 碳等發(fā)生反應(yīng)，使得焦油等造成孔隙堵塞的物質(zhì)被去除，因此孔隙被打開。（2)擴(kuò)孔作用： 活化時(shí)孔隙內(nèi)表面與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)然后以氣體（CO或者C0 2)形式排出，使得原來的孔 徑增大。（3)新孔的產(chǎn)生：某些碳結(jié)構(gòu)經(jīng)過選擇性活化生成了一些新孔，因而制得的廢舊電 路板活性炭孔隙發(fā)達(dá)，比表面積大。
[0023] 本發(fā)明通過嚴(yán)格控制水蒸氣的通氣速率，當(dāng)水蒸氣的通氣速率過快，水蒸氣無法 深入內(nèi)部，將焦油或者雜質(zhì)帶出，無法進(jìn)行擴(kuò)孔，導(dǎo)致制得的活性炭活性位點(diǎn)少，吸附力減 弱，當(dāng)水蒸氣的通氣速率過緩，水蒸氣無法深入內(nèi)部，雖然可以溶解一部分焦油或雜質(zhì)，但 無法將這些雜質(zhì)帶出，長時(shí)間會導(dǎo)致微孔比例減少，因此，控制水蒸氣的通入速率為0. 5? lL/min，制得的活性炭對亞甲基藍(lán)表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附效果。
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0025] 1、本發(fā)明以廢舊電路板中的非金屬材料為原料制備活性炭，減少了資源的浪費(fèi)， 緩解了活性炭原料資源緊缺的問題，降低了生產(chǎn)活性炭的成本。
[0026] 2、本發(fā)明先用炭化爐炭化，再用水蒸氣活化得活性炭。制備過程不添加任何化學(xué) 試劑，減少了對設(shè)備的折損。制備的活性炭可直接利用，免去了清洗的步驟。
[0027] 3、本發(fā)明制備的活性炭孔隙發(fā)達(dá)，比表面積為613?829m2/g。亞甲基藍(lán)吸附量為 257 ?349mg/g。
【附圖說明】
[0028] 圖1是實(shí)施例1制備出的活性炭的掃描電鏡照片。
[0029] 圖2是實(shí)施例1制備出的活性炭的孔徑分布圖。
[0030] 圖3是實(shí)施例1制備出的活性炭的隊(duì)吸脫附曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0032] 實(shí)施例1、
[0033] -種水蒸氣法制廢舊電