[发明专利]利用植物果壳制造碳分子筛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用植物果壳制造碳分子筛的方法。

背景技术

国内生产分子筛(CMS)是从上个世纪80年代开始的，经过多年发展，在分子筛生产上已积累了丰富经验，产品已和德国、日本等国家产品质量达到同等水平。

然而国内关于植物果壳制备碳分子筛的文献较为少见，早在1992年11月17日，大连理工大学申请了发明创造名称为“用核桃壳制造空分富氮用炭分子筛”的发明专利申请，并相继在后来的几年对该项技术进行了研究，然而随着酚醛树脂基碳分子筛的面世，植物果壳制备碳分子筛的相关技术报道变的越来越少。原因是碳分子筛是采用酚醛树脂废料作为原料，在当时较果壳具有明显的优势。然而十几年过去了，随着国家产业化调整，可以使用的酚醛树脂废料逐渐变少，即便是废料，由于供不应求，废料成本也呈逐年攀升的趋势，且树脂基碳分子筛的制备过程或多或少会带来环境的污染。随着技术需要，植物果壳制备碳分子筛的相关技术重新被提出来。

发明内容

本发明的目的在于提供利用植物果壳制造碳分子筛的方法，可以有效解决现有碳分子筛工艺环境污染严重，制造成本高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

利用植物果壳制造碳分子筛的方法，其特征在于依次包括如下步骤：

a、将植物果壳粉碎成粉状物料；

b、将粉状物料进行干燥、磨粉处理成微粉状物料；

c、将微粉状物料与粘合剂放入捏合机中进行搅拌捏合；

d、捏合后物料再放入挤条机中进行成型；

e、成型后物料放入转炉中进行炭化处理；

f、经炭化处理后物料通过炭沉积得到碳分子筛成品。

进一步，步骤a中的植物果壳采用核桃壳、杏壳、椰壳，选用此三类果壳的目的在于此三类果壳具有高挥发份，低灰份，结构均一的优势，在步骤e炭化处理过程中可以得到均一的孔径结构。

进一步，步骤b中粉状物料经干燥处理后的含水率为0.5％～5％，该范围内的含水量可以让粉状物料在步骤b磨粉过程中更好的被加工成微粉状物料，也更容易达到微粉状物料的加工要求。

进一步，步骤b中粉状物料经球磨磨成微粉状物料，微粉状物料的微粉粒径控制在5μm～30μm，此范围内的微粉粒径，在实施步骤d，e后获得的碳分子筛产品质量最高。

进一步，步骤c中微粉状物料与粘合剂的质量份为：

微粉状物料：42～55；

煤焦油：10～20；

水：30～40。

此步骤中，微粉物料和水含量高低决定分子筛产品的产气率，煤焦油决定了分子筛的颗粒强度。微粉物料含量高，产气率高，却带来颗粒强度下降。水分含量过高则难以成型，三者在范围内存在最佳配比。

进一步，步骤d中捏合后物料经挤条机成型成圆柱状物料，圆柱状物料的柱直径1.0mm～3.0mm，柱高2mm～10mm，成型物料直径越细，高度越小获得产品质量越高。

进一步，步骤e中的炭化处理为将成型后物料在有氮气保护的转炉中加热升温至400～450℃，恒温加热25min～45min，进行一次炭化，温度涉及成型物料在该温度下有机组分的裂解过程，温度高低，恒温时间长短决定炭化过程造孔是否充分，是否获得最佳的分子筛比表面积。

更进一步，将一次炭化处理后的物料再在有氮气保护的转炉中加热升温至700～780℃，恒温加热50min～75min，进行二次炭化，此过程为高温下分子筛孔径收缩过程，调控最佳温度，最佳恒温时间，可以获得选择性更高的碳分子筛半成品，在步骤f中可节省烃类或者醇类有机化合物的用量和沉积时间。

进一步，步骤f中的炭沉积为利用氮气将烃类或者醇类有机化合物带入转炉中，使炭化处理后物料的孔隙表面炭沉积堵孔。

进一步，烃类为芳烃、烯烃、苯、甲苯、二甲苯、乙烯，醇类为1～4个碳原子的醇。此步骤所涉及的烃类或者醇类有机化合物，以苯呈现的堵孔效率最高，制得的分子筛孔径分布最窄。

本发明由于采用了上述技术方案，可以有效解决碳分子筛工艺污染环境问题，有利于环境保护；同时本发明利用植物果壳，相继进行粉碎、干燥、磨成微粉、和粘合剂一并放入捏合机、成型，再进行炭化、表面炭沉积得到碳分子筛成品，充分利用废物制造高价值产品，降低碳分子筛制造成本。本发明工艺简单，易于产业化。

具体实施方式