[发明专利]以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明属于碳分子筛技术领域，具体涉及到用废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法。

背景技术

碳分子筛是一种新型的非极性吸附剂，其主要作用是在常温下分离空气富集氮气，广泛用于化工、石化、化纤、医药、玻璃制品、煤炭、热处理、冶金、制冷和空调、啤酒和食品保鲜等行业。

制备碳分子筛的原料非常广泛，有天然产物或高分子聚合物，具体可分为三类：一类是各种煤及煤基衍生物；另一类是有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂；还有一类是植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等。原料选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发成分为最佳。酚醛树脂由于具有较高的残碳率和低挥发份，其三维网状交联结构在进一步的热解过程中易形成1nm左右的微孔，为进一步制备碳分子筛提供了非常有利的条件，是制备碳分子筛优良的前驱体材料。

废印刷线路板中的非金属分离物主要是酚醛树脂或环氧树脂，此外还有一些玻璃纤维和残余的金属。随着电子产品更新换代速度加快，产生大量废印刷线路板，其资源化研究是当前电子垃圾处理的热点问题。现有的回收方法多侧重线路板中金属的回收，较少涉及占总量50％以上的非金属成分的资源化和无害化。目前，非金属物料中除了少数用作填料外，更多是作为垃圾填埋，不仅树脂和玻璃纤维等有价值物质得不到充分利用而流失，而且其中的阻燃剂、残余金属等有害物质也易通过各种途径污染环境。也有关于热解技术处理废印刷线路板的非金属分离物的研究报道，利用热解技术处理废印刷线路板的非金属分离物主要是用来回收热解油，固相残渣作为一种废物或低级填充物，得不到较好的回收利用。如能深度分离废印刷线路板的非金属分离物，得到纯度较高的树脂，并经进一步加工处理获得碳分子筛，废印刷线路板的非金属分离物将会得到合理有效的利用，此项技术将具有较好的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、工艺稳定，所制备的碳分子筛灰分低、密度高、微孔孔容大、对N₂和0₂的吸附量大的以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括下述步骤：

1、从废印刷线路板中分离非金属物

依此用锤碎机、切碎机、旋转破碎机、球磨机将废线路板板粉碎成小于1mm的微粒，用低强度的磁选机分离出铁磁性物质，再通过静电分选分离线路板的破碎产物中除铁磁性物质以外的金属，剩余为废印刷线路板的非金属分离物，树脂含量在50％以上。

2、废印刷线路板非金属分离物的纯化

将质量浓度为43.5％～67.7％的KI或NaI或ZnCl₂或ZnBr₂或NH₄NO₃水溶液与废印刷线路板的非金属分离物按1：0.2～1的质量比均匀混合，用离心分离器5000转/分离心10～20分钟，分离树脂、玻璃纤维和微量的残余金属，被分离的树脂用100℃的去离子水洗涤2～3次，在干燥箱内100℃干燥1～2小时。

3、树脂干馏

将树脂置于真空炉中，200～600℃恒温干馏0.5～4.5小时，自然冷却至室温，得到干馏产物。

4、粉碎

用球磨机将干馏产物粉碎至粒径为5～15μm的细粉。

5、成型

在干馏产物细粉中添加软化点为75℃的中温煤焦油，干馏产物细粉与中温煤焦油的质量比为100：25～45，60～90℃反复捏合，用螺杆挤压机挤压成直径为2.5mm的圆柱形粒子，置于干燥箱内于80℃干燥6小时。

6、碳化

将上述成型物装入碳化炉，在N₂保护下升温至650～950℃碳化0.5～3.5小时，自然冷却至室温，制成碳化物。

7、弱活化

将步骤6制备的碳化物装入活化炉中，在650～950℃、0.08～0.20MPa的水蒸汽中活化0.5～2.5小时。

8、气相沉积

将氮气携带丙烯进入碳沉积装置，进行气相碳沉积过程，制备成碳分子筛，碳沉积温度为650～950℃，沉积时间为0.5～3.5小时，氮气流速为20～100ml/min。

上述的碳沉积装置是在活化炉前加一装有丙烯的容器。

9、性能指标测试

对所制备的碳分子筛用物理吸附仪采用CO₂在298K下测试其微孔孔容和比表面积，碳分子筛的装填密度采用GB/T7702.4-1997，碳分子筛的灰分按照GB9345-88测定。