一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球形活性炭因具有球形度良好、填充密度高、微粒脫落少以及吸脫附速度快等特點，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)保和催化劑載體等相關(guān)領(lǐng)域。球形活性炭按原料不同主要分為三類:煤基球形活性炭、高分子樹脂基球形活性炭和瀝青基球形活性炭。其中，煤基球形活性炭的優(yōu)點是原料價格便宜，來源廣泛，但是煤基活性炭的灰分高，雜質(zhì)多，機(jī)械強(qiáng)度低，從而限制了其應(yīng)用和發(fā)展。以高分子樹脂基和瀝青為前驅(qū)體制備的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率尚以及孔徑分布易控制等優(yōu)點而備受關(guān)注。
[0003]由于分子結(jié)構(gòu)上的差異，瀝青基球形活性炭和樹脂基球形活性炭的孔道結(jié)構(gòu)與機(jī)械強(qiáng)度有所不同。瀝青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脫附速率快的特點，而高分子基球形活性炭則具有較大的比表面積和較高的機(jī)械強(qiáng)度。若制備出的球形活性炭兼具兩者的特點，則對其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展意義重大。因此，研制高效能瀝青、樹脂復(fù)合球形活性炭是一種既具有快速吸脫附性能又具有高機(jī)械強(qiáng)度的球形活性炭，是一種優(yōu)良的活性炭材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭及其制備方法。本發(fā)明利用乙烯基三乙氧基硅烷、納米碳溶膠、碳酸氫鈉等對椰殼進(jìn)行改性，然后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層的同時增強(qiáng)、增韌，進(jìn)一步增大了活性炭的比表面積。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2_3、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2_3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8_1、椰殼3-4 ;
本發(fā)明所述一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護(hù)下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120-150分鐘，取出冷去后放入粉碎機(jī)中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機(jī)中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復(fù)清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機(jī)中，控制包衣液的進(jìn)料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球；
(5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護(hù)下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯單體等為原料，添加致孔劑乙酸乙酯等成分，通過懸浮聚合的方法得到不同孔徑的聚合物微球，再將處理后的水溶性瀝青均勻地包覆在聚合物微球表面，再經(jīng)炭化、活化后制成表面有黑色光澤、大小均勻且具有高比表面積的球形活性炭。
[0007]本發(fā)明利用乙烯基三乙氧基硅烷、納米碳溶膠、碳酸氫鈉等對椰殼進(jìn)行改性，然后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層的同時增強(qiáng)、增韌，進(jìn)一步增大了活性炭的比表面積。本發(fā)明原料來源廣泛，成球工藝創(chuàng)新且便于工業(yè)控制，制成的產(chǎn)品為球形，流動性好，可以在流動狀態(tài)下進(jìn)行填充，提高了容器充裝效率，而且硬度大，容易再生，低粉塵，不易磨損，適合用于凈水設(shè)備、空氣過濾設(shè)備等。
具體實施方案
[0008]下面通過具體實例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0009]—種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42、硬脂酸乙烯酯40、過氧化二叔丁酯2、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5、乙酸乙酯25、聚乙二醇單月桂酸酯1、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25、碳酸氫鈉1、磷酸二氫鈉1、納米碳溶膠2、乙烯基三乙氧基硅烷0.8、椰殼3 ;
本發(fā)明所述一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(1)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護(hù)下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用；
(2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°c的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120分鐘，取出冷去后放入粉碎機(jī)中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機(jī)中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復(fù)清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機(jī)中，控制包衣液的進(jìn)料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球；
(5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護(hù)下，以2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0010]本發(fā)明產(chǎn)品為黑色帶有光澤的球狀顆粒，對其進(jìn)行檢測，比表面積為1185m2/g，機(jī)械強(qiáng)度為6.05N。
【主權(quán)項】
1.一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2_3、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2_3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8-1、挪殼 3_4。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將聚乙二醇單月桂酸酯加入200倍量的蒸餾水中，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌至溶解后，在氮氣保護(hù)下依次緩慢的加入乙酸乙酯、過氧化二叔丁酯、雙酚A環(huán)氧基二(甲基)丙烯酸、丙烯酸環(huán)己酯、硬脂酸乙烯酯，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用； (3)將椰殼放入馬弗爐中以400-500°C的溫度煅燒120-150分鐘，取出冷去后放入粉碎機(jī)中打磨成200目粉末，然后將粉末與5倍量的蒸餾水、納米碳溶膠、乙烯基三乙氧基硅烷、碳酸氫鈉以及其余剩余成分放入球磨機(jī)中，升溫至80°C，球磨2小時，冷卻靜置，取沉淀物，用蒸餾水反復(fù)清洗后放入烘箱中，在80°C的條件下烘干，得到混合粉末； (4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的混合粉末混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機(jī)中，控制包衣液的進(jìn)料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球； (5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護(hù)下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高比表面積的瀝青樹脂復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：丙烯酸環(huán)己酯42-46、硬脂酸乙烯酯40-43、過氧化二叔丁酯2-3、雙酚A環(huán)氧基二（甲基）丙烯酸1.5-2、乙酸乙酯25-28、聚乙二醇單月桂酸酯1-2、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、碳酸氫鈉1-2、磷酸二氫鈉1-2、納米碳溶膠2-3、乙烯基三乙氧基硅烷0.8-1、椰殼3-4；本發(fā)明原料來源廣泛，成球工藝創(chuàng)新且便于工業(yè)控制，制成的產(chǎn)品為球形，流動性好，可以在流動狀態(tài)下進(jìn)行填充，提高了容器充裝效率，而且硬度大，容易再生，低粉塵，不易磨損，適合用于凈水設(shè)備、空氣過濾設(shè)備等。
【IPC分類】B01J20/28, B01J20/30, B01J20/26
【公開號】CN105013456
【申請?zhí)枴緾N201510389396
【發(fā)明人】沈向洋, 吳克, 余志敏, 蔣涌, 吳杰, 吳育兵, 樊云
【申請人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年7月6日