CN101143720A - 活性碳微球吸附材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活性炭微球吸附材料，它是由按重量配比为100－150∶8－15的粉末状活性炭微球和粘接剂组成，它的比表面积为2000－2800m2/g，孔容为1.8－2.6cm3/g，中孔含量为50－70％。本发明还提供了该活性炭微球吸附材料的制备方法，是将粉末状活性炭微球与粘合剂混合均匀后成型，再经过热处理后得到。本发明的活性炭微球吸附材料具有良好的吸附性能并且使用方便。
Description
【技术领域】
本发明涉及微米材料领域，更具体地，本发明涉及活性碳微球吸附材料及其制备方法。
【背景技术】
活性碳材料作为一种最常用的吸附剂，广泛地应用于环保、制药等工业领域。常规活性碳的比表面积小(一般在1500m2/g以下)、吸附速度慢、效率低，因此，已经不能满足日益发展的环保、医药、电容器等重要领域对它们的要求。为了提高活性碳的吸附性能，人们做了大量的研究工作。例如P. Ehrburger，N，Pusset，P. Dziedzini在《Carbon》，30(1992)1105-1109中采用物理活化方法由中间相碳微球(MCMBs)制备出活化中间相碳微球(AMCMBs)。T.Kasuh，G Morino在US 5 143889(1992)中描述了使用KOH通过化学活化作用制备超级活性碳微球，其比表面积超过4000m2/g，它们主要由微孔组成。通常这类高比表面积活性炭材料孔径分布很窄，微孔孔容占90％左右，而中孔(直径大于2nm的孔隙)和大孔(直径大于50nm的孔隙)的含量很小。由于中孔不但可以作为吸附质进入微孔的通道，而且它们本身可以吸附大量的吸附质，因此，它们在吸附应用中具有非常重要的意义。一般活性碳微球材料随着中孔含量的增加，比表面积则会降低，因此很难获得具有高比表面积的中孔型活性碳材料。然而，近年来使用强碱性化合物作为活化剂制备的高比表面积活性碳微球材料是活性碳领域取得的最大进展。例如沈曾民、薛锐生在《Fuel Processing Technology》84(2003)95-103中报告了使用KOH对中孔微球进行化学活化，制备出活化中孔微球，它的总孔体积可以达到2.45cm3/g，比表面积达到3128m2/g，并且中孔含量达到56.1-65.7％。因此，采用这种技术制备的高比表面积的中孔型粉末状活性碳微球，应当能够满足许多行业，例如超级电容器、制药、催化剂载体等对这类材料的要求，于是，这种中孔型活性碳微球在涉及吸附技术的领域里具有非常广阔的前景。
然而，这种粉末状活性碳微球尽管有非常优异的吸附性，但在实际应用中却存在着许多严重的缺陷，例如因为它们呈粉末状，易流动，于是在处理过程中容易出现流失现象，这样会造成利用效率降低，处理成本增加，甚至会污染环境，因此，实际应用存在着许多需要解决的问题，迄今这些问题还没有得到有效解决。
所以，需要提供一种易于使用、利用率更高，并且具有高比表面积和高中孔含量的活性碳微球吸附材料。
【发明内容】
[要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种具有高比表面积和高中孔含量的活性碳微球吸附材料。
本发明的另一目的是提供上述活性碳微球吸附材料的制备方法。
[技术方案]
本发明涉及一种活性碳微球吸附材料，其特征在于它组成如下：
粉末状活性碳微球 100-150重量份
粘接剂 8-15重量份
其特征还在于它的比表面积是2000-2800m2/g，孔容1.8-2.6cm3/g，中孔含量50-70％。
优选地，所述的活性碳微球吸附材料组成如下：
粉末状活性碳微球 120-140重量份
粘接剂 10-12重量份。
更优选地，所述的活性碳微球吸附材料组成如下：
粉末状活性碳微球 130重量份
粘接剂 11重量份。
本发明活性碳微球吸附材料的比表面积、孔容、中孔含量是采用下述方法测量的：采用自动吸附仪，按照容量法原理以氮气作为吸附质，在液氮温度下进行吸附，由测得的吸附等温线采用BET法计算总比表面积，由相对压力为0.98时的氮吸附值换算成液氮体积得到总孔孔容，通过DUBININ-ASTAKHOV法计算微孔孔容，总孔孔容减去微孔孔容得到中孔孔容，由密度函数理论计算活性碳微球的孔径分布。
优选地，所述活性碳微球吸附材料的比表面积是2500-2800m2/g，孔容2.0-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
更优选地，所述活性碳微球吸附材料的比表面积是2600-2700m2/g，孔容2.4-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
另外，粉末状活性碳微球在本发明的意义上应该理解是具有高比表面积、高孔容和高中孔含量的任何粉末状活性碳微球，例如比表面积通常高于2000m2/g、孔容高于2.28cm3/g，中孔含量高于50％的任何粉末状活性碳微球，因此，它们具有很强的吸附作用。
所述的中孔在本发明的意义上应该理解是在所述的粉末状活性碳微球中孔直径大于2nm而小于50nm的微孔。一般而言，这些孔非常有利于常见的吸附质分子进出，同时这些孔本身还能够吸附大量的吸附质。
在本发明中，作为原料所使用的粉末状活性碳微球的比表面积是2700-3300m2/g，孔容2.4-2.8cm3/g，中孔含量50-70％。所述粉末状活性碳微球的比表面积、孔容、中孔含量是采用前面所描述的方法测定的。
优选地，粉末状活性碳微球的比表面积是2800-3300m2/g，孔容2.5-2.8cm3/g，中孔含量60-70％。
更优选地，粉末状活性碳微球的比表面积是3000-3200m2/g，孔容2.5-2.7cm3/g，中孔含量60-70％。
所述的粘接剂在本发明的意义上应该理解是，采用通常的成型或挤出方法能够将上述粉末状活性碳微球聚集成在宏观上有一定形状的任何物质。一般地，这些物质能够通过物理作用将所述的粉末状活性碳微球聚集成在宏观上有一定的形状，但它们不会显著降低所述的粉末状活性碳微球的比表面积、孔容和中孔含量，即它们不会显著降低所述粉末状活性碳微球的吸附性能。
在本发明中，所述的粘接剂是一种或几种选自沥青、中间相沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘结剂。
所述的沥青是一种或多种选自煤焦沥青、石油沥青、天然沥青、改性沥青的沥青。
优选地，所述的沥青是煤焦沥青和/或石油沥青。
所述的煤焦沥青实例是软化点为80℃中温煤沥青；所述的石油沥青实例是石油渣油经净化后得到的石油沥青。
中间相沥青是由廉价的普通沥青、重质油、渣油为原料经热缩聚反应而获得的。所述的中间相沥青实例是石油渣油经过热缩聚制备的软化点为260℃，中间相含量大于95％的中间相沥青。
酚醛树脂是由苯酚与醛缩聚而成的树脂。所述酚醛树脂的实例是由上海道旺胶料科技有限公司销售的2123、2124、2127、2130、2132酚醛树脂等。
聚乙烯醇是醋酸乙烯经聚合反应生成聚醋酸乙烯，再在碱量作用下皂化所得到的。所述聚乙烯醇的实例是由山西三维集团股份有限公司销售的PVA15-88、PVA15-97、PVA17-99F(H)、PVA17-99F(L)、PVA19-99、PVA19-98、PVA20-99、PVA20-98等。
聚四氟乙烯是四氟乙烯经聚合反应生成聚四氟乙烯。所述聚四氟乙烯的实例是由上海三爱富新材料股份有限公司销售的FR301B、FR303等。
在本发明的活性碳微球吸附材料中，当粉末状活性碳微球为100-150重量份，而所述粘接剂的含量低于8重量份时，则所述的活性碳微球吸附材料因粘接剂不足而成型产品强度不好，容易粉碎成粉末，于是不能达到本发明的目的。如果所述粘接剂的含量高于15重量份，则所述的活性碳微球吸附材料微孔因粘接剂过多而会被严重堵塞，致使该材料的比表面积、孔容与中孔含量明显降低，因此，这种活性碳微球吸附材料的吸附性能也显著降低。
此外，本发明还涉及一种活性碳微球吸附材料的制备方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
a、沥青在压力釜中在反应温度350-500℃与压力0.1-5Mpa下进行热缩聚反应0.5-5小时，得到的热缩聚产物使用选自喹啉、吡啶或四氢呋喃的溶剂进行提取，得到中间相沥青微球不溶物。
优选地，沥青在压力釜中的反应温度是390-440℃、反应压力2-4Mpa、缩聚反应时间3-5小时；
b、在活化温度650-1000℃与惰性气氛的条件下，按照碱和中间相沥青微球质量比为1∶0.1-12的比例使用选自KOH、NaOH、KOH/NaOH混合物的强碱化合物活化剂处理在步骤(a)得到的中间相沥青微球不溶物0.5-5小时，得到的产物经冷却、洗涤后得到所述的粉末状活性碳微球。
优选地，在活化反应温度是750-900℃、活化剂为KOH、碱和中间相沥青微球质量比为1∶2-9条件下进行热处理时间3-5小时得到所述的粉末状活性碳微球。
c、将100-150重量份步骤(b)的粉末状活性碳微球与8-15重量份粘接剂进行混合，得到一种均匀的混合物。
优选地，在步骤(c)中将120-140重量份粉末状活性碳微球与10-12重量份粘接剂进行混合。
所述的粘接剂是如前面所描述的粘接剂，它们是一种或多种选自沥青、中间相沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘接剂。
d、步骤(c)得到的均匀混和物进行挤压或模压成型得到成型物。挤压或模压成型可以采用本技术领域的技术人员熟知的方法进行，挤压成型或模压成型所使用的设备也没有什么特别的限制。例如，挤压成型时采用的设备可以是由北京集京昊晟公司销售的犀牛牌小型挤压机；而模压成型时采用的设备可以是由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机等。
e、所述的成型物在真空或常压中，在温度200-700℃下进行热处理，得到所述的活性碳吸附材料。可以在真空0.1-100Pa下进行步骤(e)热处理。也可以在空气或惰性气氛下进行步骤(e)热处理。
所述的惰性气氛例如是氩气、氮气及其混合物。
本发明成型的活性碳微球吸附材料的功能不受其形状和体积的影响，其形状和体积可以根据实际的需要制备得到。
本发明的活性碳吸微球附材料作为成型吸附剂可以用于制药、制备催化剂载体等技术领域，还可以用于天然气中杂质的分离。
[三]有益效果
本发明的活性碳微球吸附材料不但具有高的比表面积和中孔含量，因此依然保持了良好的吸附能力，而且在300℃下进行长时间高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘结得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状，其结果见附图3，这样在保证其高吸附率的同时提高了其利用率。
【附图说明】
图1为中间相沥青微球电镜照片。
图2为粉末状活性碳微球电镜照片。
图3为成型的活性碳微球吸附材料的电镜照片。
图4为成型后的活性碳微球吸附材料的XPS测试图。
【具体实施方式】
通过下面给出的本发明具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但这些实施例不是对本发明保护范围的限制。
实施例1
第一步：中间相沥青微球的制备
往500g石油渣油沥青中添加2％N110碳黑，在温度410℃、压力0.1Mpa下保持恒温4.5小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与吡啶溶剂的重量体积比1∶10使用吡啶溶剂进行提取分离，经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.1Mpa与110℃温度下干燥5小时，于是得到180g中间相沥青微球，采用CambridgeS-250 MK III扫描电子显微镜拍摄的电镜照片示于图1，该图清楚地表明在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
10g所制备的中间相沥青微球与80gKOH进行混合后，在温度850℃下保持恒温1小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到5.33g活性碳微球，采用Cambridge S-250MK III扫描电子显微镜拍摄的电镜照片示于图2，该图清楚地表明在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表1中。
表1 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 3182 | 2.45 | 61.9 | 1298 |
第三步：将9g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与1g 60％聚四氟乙烯在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机中，启动其模压机进行模压，得到薄片模压物，其厚度5mm。
第五步：让上述步骤得到的薄片在温度200℃与真空10Pa下进行热处理24小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表2。
表2 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2355 | 1.86 | 59.3 |
这种片状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘接得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状，其结果如附图3。通过X射线光电子能谱(XPS)实验测试，这种片状活性碳微球吸附材料主要含有碳、氧和氟元素，其结果见图4。
实施例2
第一步：中间相沥青微球的制备
往400g石油渣油沥青中添加2％N110碳黑，在温度400℃、压力2Mpa下保持恒温5小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与四氢呋喃溶剂的重量体积比1∶10使用四氢呋喃溶剂进行提取分离， 经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.1MPa与100℃温度下干燥5小时，于是得到215g中间相沥青微球，采用CambridgeS-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
10g中间相沥青微球与100gNaOH进行混合后，在温度900℃下保持恒温0.5小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到5.33g活性碳微球，采用Cambridge S-250MKIII扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表3中。
表3 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 3078 | 2.58 | 63.4 | 1284 |
第三步：将1g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与0.12g80％2123型酚醛树脂在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由北京集京昊晟公司销售的犀牛牌小型挤压机中，进行挤压，得到棒状挤压物，其直径为10mm。
第五步：让上述步骤得到的棒状吸附剂在温度700℃氮气气氛下进行热处理1小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表4。
表4 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2478 | 1.98 | 56.0 |
这种棒状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘接得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状。通过XPS实验测试，这种棒状活性碳微球吸附材料主要含有碳和氧元素。
实施例3
第一步：中间相沥青微球的制备
取300g煤焦沥青，在温度390℃、压力3Mpa下保持恒温5小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与喹啉溶剂的重量体积比1∶10使用喹啉溶剂进行提取分离，经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.9MPa与160℃温度下干燥5小时，于是得到135g中间相沥青微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看出在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
12g所制备的中间相沥青微球与2gKOH和6gNaOH进行混合后，在温度750℃下保持恒温2.5小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到6.17g活性碳微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表5中。
表5 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 3277 | 2.68 | 65.4 | 1147 |
第三步：将1g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与0.09g 50％聚乙烯醇在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机中，启动其模压机进行模压，得到薄片模压物，其厚度10mm。
第五步：让上述步骤得到的薄片在温度600℃氮气气氛下进行热处理1小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表6。
表6 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2530 | 2.18 | 58.2 |
这种片状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘结得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状。通过XPS实验测试，这种片状活性碳微球吸附材料主要含有碳和氧元素。
实施例4
第一步：中间相沥青微球的制备
取300g煤焦沥青，在温度410℃、压力5Mpa下保持恒温0.5小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与吡啶溶剂的重量体积比1∶10使用吡啶溶剂进行提取分离，经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.1MPa与110℃温度下干燥5小时，于是得到165g中间相沥青微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看出在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
12g所制备的中间相沥青微球与2gKOH进行混合后，在温度750℃下保持恒温2.5小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到6.17g活性碳微球，采用Cambridge S-250MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表7中。
表7 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 3119 | 2.58 | 62.7 | 1158 |
第三步：将1g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与0.09g 30％聚乙烯醇在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机中，启动其模压机进行模压，得到薄片模压物，其厚度5mm.
第五步：让上述步骤得到的薄片在温度600℃与氮气气氛下进行热处理1小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表8。
表8 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2645 | 2.36 | 60.8 |
这种片状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘结得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状。通过XPS实验测试，这种片状活性碳微球吸附材料主要含有碳和氧元素。
实施例5
第一步：中间相沥青微球的制备
取300g天然沥青，在温度400℃、压力2.8Mpa下保持恒温2.4小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与吡啶溶剂的重量体积比1∶12使用吡啶溶剂进行提取分离， 经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.1MPa与110℃温度下干燥5小时，于是得到165g中间相沥青微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看出在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
10g所制备的中间相沥青微球与6gKOH和6gNaOH进行混合后，在温度750℃下保持恒温4小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到5.17g活性碳微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表7中。
表7 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 2788 | 2.74 | 62.7 | 1158 |
第三步：将1g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与0.12g 30％酚醛树脂在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机中，启动其模压机进行模压，得到薄片模压物，其厚度5mm.
第五步：让上述步骤得到的薄片在温度600℃与氮气气氛下进行热处理1小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表8。
表8 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2725 | 2.53 | 63.6 |
这种片状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘结得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状。通过XPS实验测试，这种片状活性碳微球吸附材料主要含有碳和氧元素。
实施例6
第一步：中间相沥青微球的制备
取300g石油沥青，在温度380℃、压力3Mpa下保持恒温0.5小时进行热缩聚反应，该反应结束后得到的热缩聚产物，按照所述热缩聚产物与吡啶溶剂的重量体积比1∶10使用吡啶溶剂进行提取分离，经分离后，用丙酮洗涤，再在真空-0.1MPa与110℃温度下干燥5小时，于是得到160g中间相沥青微球，采用Cambridge S-250 MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看出在这种产物中绝大部分产物都呈规则的球形。
第二步：粉末状活性碳微球制备
12g所制备的中间相沥青微球与1.5gKOH进行混合后，在温度800℃下保持恒温4小时进行活化反应，该活化反应结束后，将所得产物冷却到室温，然后用蒸馏水洗涤三次，再将这种产物在真空-0.1MPa与105℃温度下干燥24小时，于是得到5.97g活性碳微球，采用Cambridge S-250MK III扫描电子显微镜观察，可以清楚地看到在这种产物中大部分产物呈椭球状，采用美国Micromeritics公司的ASAP-2010型分析仪和英国Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析仪测试，这种活性碳微球的基本性能列于下表7中。
表9 粉末状活性碳微球基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) | 苯吸附值(g/g) |
| 2965 | 2.26 | 62.7 | 1158 |
第三步：将1g在上述步骤中得到的粉末状活性碳微球与0.14g 30％中间相沥青在乙醇中的乳溶进行混合，得到一种均匀的混合物。
第四步：把上述步骤得到的均匀混合物放到由兴联邦橡胶机械有限公司销售的63T型橡胶平板硫化机中，启动其模压机进行模压，得到薄片模压物，其厚度5mm.
第五步：让上述步骤得到的薄片在温度600℃与氮气气氛下进行热处理1小时，冷却后就得到所述的活性碳微球吸附材料。其基本参数见表8。
表10 成型后的活性碳材料基本参数
| BET比表面积(m2/g) | 孔容(cm3/g) | 中孔含量(％) |
| 2537 | 2.09 | 67.2 |
这种片状活性碳微球吸附材料在300℃下进行5小时高温测试和2MPa的高压测试，样品仍然粘结得很好，没有发生任何变形，保持其原有形状。通过XPS实验测试，这种片状活性碳微球吸附材料主要含有碳和氧元素。
Claims (10)
1.一种活性碳微球吸附材料，其特征在于它组成如下：
粉末状活性碳微球 100-150重量份
粘接剂 8-15重量份
其特征还在于它的比表面积是2000-2800m2/g，孔容1.8-2.6cm3/g，中孔含量50-70％。
2.根据权利要求1所述的活性碳微球吸附材料，其特征在于它组成如下：
粉末状活性碳微球 120-140重量份
粘接剂 10-12重量份。
3.根据权利要求1所述的活性碳微球吸附材料，其特征在于它的比表面积是2500-2800m2/g，孔容2.0-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
4.根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的活性碳微球吸附材料，其特征在于所述粉末状活性碳微球的比表面积是2700-3300m2/g，孔容2.2-2.8cm3/g，中孔含量50-70％。
5.根据权利要求1所述的活性碳微球吸附材料，其特征在于所述的粘接剂是一种或几种选自沥青、中间相沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘结剂。
6.一种活性碳微球吸附材料的制备方法，其特征在于该方法包括下述步骤：
a、沥青在压力釜中在反应温度350-500℃与压力0.1-5Mpa下进行热缩聚反应0.5-5小时，得到的热缩聚产物使用选自喹啉、吡啶或四氢呋喃的溶剂进行提取，得到中间相沥青微球不溶物；
b、在活化温度650-1000℃与惰性气氛的条件下，按照碱和中间相沥青微球质量比为1∶0.1-12的比例使用选自KOH、NaOH、KOH/NaOH混合物的强碱化合物活化剂处理在步骤(a)得到的中间相沥青微球不溶物0.5-5小时，得到的产物经冷却、洗涤后得到粉末状活性碳微球；
c、将100-150重量份步骤(b)的粉末状活性碳微球与8-15重量份粘接剂进行混合，得到一种均匀的混合物；
d、步骤(c)得到的均匀混和物进行挤压或模压成型得到成型物；
e、所述的成型物在真空或常压中，在温度200-700℃下进行热处理，得到所述的活性碳微球吸附材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的粘接剂是一种或多种选自沥青、中间相沥青、酚醛树脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘接剂。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于将120-140重量份粉末状活性碳微球与10-12重量份粘接剂进行混合。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于在真空0.1-100Pa下进行步骤(e)热处理。
10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于在空气或惰性气氛下进行步骤(e)热处理。
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Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102496702A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-13 | 广西师范大学 | 一种锂离子电池用锡/中间相碳微球负极材料的制备方法及产品 |
| CN101985353B (zh) * | 2009-12-10 | 2012-06-27 | 天津爱敏特电池材料有限公司 | 三段调温法制备中间相炭微球 |
| CN101717085B (zh) * | 2009-12-07 | 2012-09-05 | 北京化工大学 | 一种活性碳微球及其制备方法 |
| CN103420358A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-04 | 鲁南煤化工研究院 | 中间相炭微球的制备方法 |
| CN103521178A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-22 | 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 | 一种处理含酚废水的竹质改性活性炭吸附剂及其制备方法 |
| CN103566885A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-12 | 四川创越炭材料有限公司 | 一种活性碳纤维小球及其制备方法 |
| CN103738961A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-23 | 天津大学 | 由腐殖质制备中空和实心球形活性炭的方法 |
| CN103787686A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 四川创越炭材料有限公司 | 一种碳纤维复合球及其制备方法 |
| CN104098098A (zh) * | 2013-04-09 | 2014-10-15 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性碳微球及其制造方法 |
| CN104512891A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性炭微球及其制造方法以及电极片和电容 |
| CN105148843A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-16 | 清华大学深圳研究生院 | 一种活性炭颗粒及其制备方法及碳罐 |
| CN105293491A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 浙江大学 | 一种koh固体活化的活性炭制备及成型方法 |
| CN103663450B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-03-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高比表面积碳微球及其制备方法 |
| CN106115697A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 西安交通大学 | 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法 |
| CN106554027A (zh) * | 2015-09-30 | 2017-04-05 | 明光市龙腾矿物有限公司 | 一种中空钢化玻璃用分子筛 |
| CN106732378A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-05-31 | 清华大学 | 一种基于碳纳米材料的吸附剂及其制备与使用方法 |
| CN106732353A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 绍兴文理学院 | 一种对抗生素具有高吸附能力的生物炭制备方法 |
| CN106824074A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-13 | 南平元力活性炭有限公司 | 一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺 |
| CN110697676A (zh) * | 2018-07-10 | 2020-01-17 | 中国石油大学(北京) | 一种中空碳微球及其制备方法 |
| CN110883017A (zh) * | 2018-09-10 | 2020-03-17 | 北京石墨烯研究院 | 静态清洁石墨烯表面的方法和装置 |
| CN111068608A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-28 | 清华大学 | 一种氢气吸附剂制备及造粒成型方法 |
| CN112456491A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-09 | 江苏浦士达环保科技股份有限公司 | 一种环保再生活性炭生产工艺 |
| CN112892480A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 宜春惠众生物能源有限公司 | 一种多孔生物炭及其制备方法 |
| CN114699846A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-05 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种车船用碳基定型机油净化材料制备新方法 |
-
2006
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Cited By (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101717085B (zh) * | 2009-12-07 | 2012-09-05 | 北京化工大学 | 一种活性碳微球及其制备方法 |
| CN101985353B (zh) * | 2009-12-10 | 2012-06-27 | 天津爱敏特电池材料有限公司 | 三段调温法制备中间相炭微球 |
| CN102496702A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-13 | 广西师范大学 | 一种锂离子电池用锡/中间相碳微球负极材料的制备方法及产品 |
| CN104098098B (zh) * | 2013-04-09 | 2016-05-18 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性碳微球及其制造方法 |
| CN104098098A (zh) * | 2013-04-09 | 2014-10-15 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性碳微球及其制造方法 |
| CN103420358A (zh) * | 2013-08-02 | 2013-12-04 | 鲁南煤化工研究院 | 中间相炭微球的制备方法 |
| CN103420358B (zh) * | 2013-08-02 | 2014-12-10 | 鲁南煤化工研究院 | 中间相炭微球的制备方法 |
| CN103521178A (zh) * | 2013-08-30 | 2014-01-22 | 蚌埠凤凰滤清器有限责任公司 | 一种处理含酚废水的竹质改性活性炭吸附剂及其制备方法 |
| CN104512891B (zh) * | 2013-09-26 | 2016-11-09 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性炭微球及其制造方法以及电极片和电容 |
| CN104512891A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-15 | 中国钢铁股份有限公司 | 高比表面积的活性炭微球及其制造方法以及电极片和电容 |
| CN103566885A (zh) * | 2013-11-05 | 2014-02-12 | 四川创越炭材料有限公司 | 一种活性碳纤维小球及其制备方法 |
| CN103566885B (zh) * | 2013-11-05 | 2015-07-01 | 四川创越炭材料有限公司 | 一种活性碳纤维小球及其制备方法 |
| CN103738961A (zh) * | 2013-12-12 | 2014-04-23 | 天津大学 | 由腐殖质制备中空和实心球形活性炭的方法 |
| CN103738961B (zh) * | 2013-12-12 | 2015-09-23 | 天津大学 | 由腐殖质制备中空和实心球形活性炭的方法 |
| CN103663450B (zh) * | 2013-12-19 | 2016-03-16 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种高比表面积碳微球及其制备方法 |
| CN103787686A (zh) * | 2014-01-26 | 2014-05-14 | 四川创越炭材料有限公司 | 一种碳纤维复合球及其制备方法 |
| CN105148843A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-16 | 清华大学深圳研究生院 | 一种活性炭颗粒及其制备方法及碳罐 |
| CN106554027A (zh) * | 2015-09-30 | 2017-04-05 | 明光市龙腾矿物有限公司 | 一种中空钢化玻璃用分子筛 |
| CN105293491A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-02-03 | 浙江大学 | 一种koh固体活化的活性炭制备及成型方法 |
| CN105293491B (zh) * | 2015-12-01 | 2017-09-29 | 浙江大学 | 一种koh固体活化的活性炭制备及成型方法 |
| CN106115697A (zh) * | 2016-06-27 | 2016-11-16 | 西安交通大学 | 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法 |
| CN106115697B (zh) * | 2016-06-27 | 2019-03-01 | 西安交通大学 | 一种表面富含花瓣状石墨烯的活性炭的制备方法 |
| CN106732353B (zh) * | 2016-11-21 | 2019-08-23 | 绍兴文理学院 | 一种对抗生素具有高吸附能力的生物炭制备方法 |
| CN106732353A (zh) * | 2016-11-21 | 2017-05-31 | 绍兴文理学院 | 一种对抗生素具有高吸附能力的生物炭制备方法 |
| CN106732378B (zh) * | 2017-02-16 | 2019-04-05 | 清华大学 | 一种基于碳纳米材料的吸附剂及其制备与使用方法 |
| CN106732378A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-05-31 | 清华大学 | 一种基于碳纳米材料的吸附剂及其制备与使用方法 |
| CN106824074A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-06-13 | 南平元力活性炭有限公司 | 一种液相用快速分散颗粒活性炭的制备工艺 |
| CN110697676A (zh) * | 2018-07-10 | 2020-01-17 | 中国石油大学(北京) | 一种中空碳微球及其制备方法 |
| CN110883017A (zh) * | 2018-09-10 | 2020-03-17 | 北京石墨烯研究院 | 静态清洁石墨烯表面的方法和装置 |
| CN110883017B (zh) * | 2018-09-10 | 2020-12-29 | 北京石墨烯研究院 | 静态清洁石墨烯表面的方法和装置 |
| CN111068608A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-04-28 | 清华大学 | 一种氢气吸附剂制备及造粒成型方法 |
| CN112456491A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-09 | 江苏浦士达环保科技股份有限公司 | 一种环保再生活性炭生产工艺 |
| CN112892480A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-06-04 | 宜春惠众生物能源有限公司 | 一种多孔生物炭及其制备方法 |
| CN114699846A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-05 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种车船用碳基定型机油净化材料制备新方法 |
| WO2023185249A1 (zh) * | 2022-04-02 | 2023-10-05 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种车船用碳基定型机油净化材料制备新方法 |
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| Publication number | Publication date |
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