[发明专利]一种采用复配活化剂制备活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种采用复配活化剂制备活性炭的方法。

背景技术

活性炭是一种孔隙结构发达、比表面积高、吸附能力强、以含碳物质为前躯体经炭化活化制备的一种含碳吸附材料，广泛应用于气体和液体的分离精制、水处理、空气净化以及资源回收等方面。

活性炭的制备方法主要有物理活化法、化学活化法、物理化学活化法、催化活化法、模板法、聚合物炭化法、凝胶炭化法等。其中，化学活化法是将原料与化学活化剂以一定比例混合、浸渍一段时间后，在惰性气体保护下，将炭化和活化同时进行的一种制备方式。化学活化剂一般为碱金属、碱土金属等的氢氧化物和ZnCl₂、磷酸等酸性化合物。目前应用较多化学活化剂有KOH、ZnCl₂、H₃PO₄等。化学活化法具有操作简单、时间短、能耗低、产品的孔隙结构易于调整、中孔较发达等特点，因此该法是目前生产高比表面积活性炭最常用的一种方法。然而，化学活化法存在活化剂腐蚀性强、使用量大、回收困难等缺点，例如，以石油焦、原煤等为原料，用KOH做活化剂制备活性炭时，活化剂用量一般是原料的3-4倍，这样不仅增加了活性炭生产的成本，而且会造成严重的环境污染和设备腐蚀。

为降低化学活化剂用量和活化温度而制备高性能活性炭，已有大量研究人员进行了探索和研究，如乔文明(乔文明，宋燕，尹圣吴等.通过再活化浸渍金属盐的活性炭来发展中孔结构[J].新型炭材料，2005，20(3)：198-204)、Perrin A(Perrin A，Celzard A，Albiniak A，et al.NaOH activation of anthracites：effect of temperature on pore textures and methane storage ability[J].Cabon，2004，42：2855-2866)、孙新(孙新，查庆芳，郭燕生等.石油焦系超级活性炭的孔结构控制[J].新型炭材料，2005，20(3)：240-244)、刘欣梅(刘欣梅，代晓东，张建等，辅助活化法制备超级活性炭的机理.新型碳材料，2008，2(2)：133-138)、王妹先(王妹先，王成扬，陈明鸣等，KOH活化法制备双电层电容器用高性能活性炭.新型炭材料，2010，25(4)：285-290)、杨绍斌(杨绍斌，胡浩权.大比表面积炭质吸附剂的表面及孔隙发展.燃料化学学报，2000，28(5)：473-477)、侯朝辉(一种中孔炭材料的制备方法.专利号：CN200910043230.5)、童仕堂(一种介孔活性炭及其制备方法.专利号：200810186027.9)及张荣乐(一种高比表面积活性炭的连续制备方法.专利号：200610098623.2)等相继对制备工艺及活化剂进行了一定改进，但效果都不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用复配活化剂制备活性炭的方法。该方法采用KOH和NaOH的混合物作为复配活化剂，活化剂用量少，克服了现有工艺中活化剂腐蚀性强、使用量大、污染环境等缺点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种采用复配活化剂制备活性炭的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将KOH与NaOH按1∶0.25～4的质量比混合后溶于蒸馏水中，搅拌均匀，冷却后得到复配活化剂溶液；

步骤二、向步骤一中所述复配活化剂溶液中加入煤粉和极性有机溶剂，搅拌均匀后放置10min～60min，得到混合料；所述煤粉的加入量为KOH和NaOH总质量的1/3～1倍；所述极性有机溶剂的加入量为每克煤粉加入0.1mL～0.3mL极性有机溶剂；所述极性有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮；

步骤三、将步骤二中所述混合料在温度为50℃～70℃的条件下搅拌1h～3h，然后在温度为90℃～120℃的条件下真空干燥6h～22h；

步骤四、将步骤三中经真空干燥后的混合料置于活化炉内，在氮气保护下以2℃/min～10℃/min的升温速率将炉温升至600℃～700℃进行活化，活化结束后随炉冷却得到炭材料；所述活化的保温时间为0.5h～2h；

步骤五、将步骤四中所述炭材料用盐酸酸洗，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得到活性炭。

上述的一种采用复配活化剂制备活性炭的方法，步骤一中所述蒸馏水的用量为KOH和NaOH总质量的1～2倍。