專利名稱：一種球狀活性炭的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于活性炭的制備。
球狀活性炭，特別是瀝青基球狀活性炭，由于具有良好的球形度、高的吸附容量、均勻的裝填密度、高的機(jī)械強(qiáng)度等一系列優(yōu)異性能，克服了目前所使用的普通粒狀活性炭機(jī)械強(qiáng)度低、裝填不均勻、吸附性能不佳等缺陷，因而受到人們的關(guān)注，可望在醫(yī)學(xué)醫(yī)藥、軍事、高級環(huán)保、催化、化工分離獲得廣泛應(yīng)用，隨著科技的發(fā)展，球狀活性炭制備方法和工藝不斷改進(jìn)，新用途也不斷被開發(fā)。
GB 1468982提供一種球狀活性炭的制備方法，該方法是將瀝青與添加劑(萘)一起置于帶有攪拌裝置的高壓釜中，在一定壓力和溫度下使其完全混合均勻，然后加入半皂化的聚乙酸乙烯酯懸浮液得到混合物。在一定壓力、溫度和攪拌速度下，使該混合物分散成小液滴懸浮在水中。分散結(jié)束后，將混合物冷卻、分離后制得瀝青球，再用溶劑將添加劑除去制成多孔瀝青球。最后在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)行多孔瀝青球的空氣氧化不熔化、炭化、活化制得球狀活性炭。US 3917806中的球狀活性炭的制備方法是將瀝青與添加劑(萘)一起置于帶有攪拌裝置的高壓釜中，在一定壓力和溫度下使其完全混合均勻，然后向混合物中加入聚乙烯醇水溶液，在一定溫度和攪拌速度下，使混合物分散于液體中?；旌衔锢鋮s、分離后制得瀝青球，再用溶劑將添加劑除去制成多孔瀝青球。最后在沸騰床中進(jìn)行多孔瀝青球的空氣氧化不熔化、炭化、活化制得球狀活性炭。上述兩種方法通過分散法制備瀝青球，不能控制球狀活性炭的粒度，因此無法制得窄球徑分布的球狀活性炭。
本發(fā)明的目的是提供一種以煤瀝青為原料，并能根據(jù)實(shí)際所要求的粒度大小制備瀝青基球狀活性炭的方法。
本發(fā)明球狀活性炭的制備方法按如下步驟進(jìn)行1.將高軟化點(diǎn)瀝青和添加劑以100∶10-50的比例在100-300℃下混合均勻，制成共熔體，經(jīng)破碎、篩分后備用，2.取篩分后相應(yīng)粒度的共熔體置于反應(yīng)釜中，加入乳化液，在溫度為130～150℃，壓力0.4-0.8MPa下，通過乳化法制得含添加劑的瀝青球，再用溶劑抽提法脫除添加劑制得多孔瀝青球，然后經(jīng)不熔化、炭活化(炭化和活化同步完成)處理后，得到產(chǎn)品。
適合本發(fā)明的原料可以是煤瀝青，也可以是石油渣油等各類瀝青。瀝青可采用常用的熱處理方法得到軟化點(diǎn)在200-300℃的高軟化點(diǎn)瀝青。
本發(fā)明中所使用的添加劑可以選擇苯、甲苯、萘、四氫萘、蒽等芳香化合物中的一種或幾種。
本發(fā)明所用乳化液是由表面活性劑和分散介質(zhì)組成的。表面活性劑可以是半皂化的聚乙酸乙烯酯、甲基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯醇、淀粉等，分散介質(zhì)可以是硅油、丙三醇、烴類高沸點(diǎn)化合物、水等。
本方法所用的溶劑抽提法、乳化法、不熔化法、炭活化法均為現(xiàn)有化學(xué)領(lǐng)域中常用的技術(shù)。炭化和活化是在低速流化床中進(jìn)行的。
本發(fā)明的方法與已有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)以煤瀝青為原料制備瀝青基球狀活性炭，擴(kuò)大了原料來源。
(2)采用乳化法，通過控制共熔體破碎顆粒的大小來控制瀝青球的大小，進(jìn)而達(dá)到控制瀝青基球狀活性炭的粒度大小。
(3)在低速流化床中進(jìn)行不熔化瀝青球的炭化和活化，制得高機(jī)械強(qiáng)度的球狀活性炭。
下面所提供的實(shí)例將對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
實(shí)施例1以煤瀝青(軟化點(diǎn)70℃)為原料，在300℃下，通過空氣氧化2小時，制得高軟化點(diǎn)瀝青(軟化點(diǎn)247℃)。
取高軟化點(diǎn)瀝青(軟化點(diǎn)為247℃)130克，加入萘70克，在溫度為150℃、壓力為0.6MPa下調(diào)制瀝青共熔體，經(jīng)冷卻、破碎、篩分后備用。
實(shí)施例2取實(shí)施例1粒度為0.15-0.35mm的共熔體，在溫度132℃、壓力0.6MPa下，采用乳化法成球。乳化液的濃度為4％，(表面活性劑聚乙烯醇與分散介質(zhì)水的重量比為4∶96)。瀝青球進(jìn)行溶劑浸漬制成多孔瀝青球，再經(jīng)300℃不熔化處理，于900℃在低速流化床中進(jìn)行不熔化瀝青球的炭化，并在此溫度下用水蒸氣活化3小時，制得0.15-0.35mm的煤瀝青基球狀活性炭，其比表面積SBET＝1016m2/g，球形度0.95，強(qiáng)度95wt％。比表面積和孔容由ASAP吸附儀根據(jù)活性炭在低溫下(77K)對氮的吸附等溫線測得，球形度為球狀活性炭的短半軸與長半軸之比，強(qiáng)度是按照中國國標(biāo)GB7702.3-87測得。
實(shí)施例3取實(shí)施例1粒度為0.35-0.45mm的共熔體，在溫度132℃、壓力0.6MPa下，采用濃度為4％的乳化液(浮化液同實(shí)施例2)，通過乳化法制得0.35-0.45mm的瀝青球，瀝青球進(jìn)行溶劑浸漬制成多孔瀝青球，再經(jīng)300℃不熔化處理，于900℃在低速流化床中進(jìn)行不熔化瀝青球的炭化，并在此溫度下用水蒸氣活化2小時，制得0.15-0.45的煤瀝青基球狀活性炭，其比表面積SBET＝1300m2/g，總孔容為0.64ml/g，球形度0.95，強(qiáng)度94wt％。
實(shí)施例4取實(shí)施例1粒度為0.6-1.0mm的共熔體，在溫度132℃、壓力0.6MPa下，采用濃度為4％的乳化液，通過乳化法制得0.60-1.0mm的瀝青球，瀝青球進(jìn)行溶劑浸漬制成多孔瀝青球，再經(jīng)300℃不熔化處理，于900℃在低速流化床中進(jìn)行不熔化瀝青球的炭化，并在此溫度下用水蒸氣活化2小時，制得0.45-0.85mm的煤瀝青基球狀活性炭，其比表面積SBET＝1170m2/g，總孔容為0.48ml/g，球形度0.95，強(qiáng)度95wt％。
權(quán)利要求
1.一種制備球狀活性炭的方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行(1)將高軟化點(diǎn)瀝青和添加劑以100∶10-50的比例在100-300℃下混合均勻，制成共熔體，經(jīng)破碎、篩分后備用，(2)取篩分后相應(yīng)粒度的共熔體置于反應(yīng)釜中，加入乳化液，在溫度為130-150℃，壓力0.4-0.8MPa下，通過乳化法制得含添加劑的瀝青球，再用溶劑抽提法脫除添加劑制得多孔瀝青球，然后經(jīng)不熔化、炭活化(炭化和活化同步完成)處理后，得產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述高軟化點(diǎn)瀝青的軟化點(diǎn)最好為200-300℃。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，特征是所述添加劑可以選擇萘苯、甲苯、四氫萘蒽中的一種或幾種。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述乳化液是由表面活性劑和分散介質(zhì)組成的，表面活性劑可以是半皂化的聚乙酸乙烯酯、甲基纖維素、聚乙二醇、聚乙烯醇、淀粉，分散介質(zhì)可以是硅油、丙三醇、烴類高沸點(diǎn)化合物、水。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述不熔化瀝青球的炭化和活化處理是在低速流化床中進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征是所述瀝青是煤瀝青。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述添加劑最好是萘。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述表面活性劑最好是聚乙烯醇。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述分散介質(zhì)最好是水。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備球狀活性炭的方法,該方法是以將100份高軟化點(diǎn)瀝青與10—50份添加劑在100—300℃下混合均勻,制成共熔體,取相應(yīng)粒度的共熔體通過乳化法,制成含添加劑的瀝青球,然后再經(jīng)過添加劑的脫除、不熔化處理,再在低速流化床進(jìn)行炭化和活化(同步完成)處理。本方法具有可以直接控制瀝青基球狀活性炭的粒度大小的特點(diǎn),因此可根據(jù)使用要求制備窄球徑分布的瀝青基球狀活性炭。
文檔編號C01B31/14GK1188074SQ9710161
公開日1998年7月22日 申請日期1997年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月17日
發(fā)明者喬文明, 鄭斌, 王克溫, 喬永芳, 凌立成, 周承澤, 劉朗 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所, 上海太平洋化工(集團(tuán))公司焦化總廠