[发明专利]一种石油沥青基活性炭的制备方法及其制备的沥青基活性炭

说明书

一种石油沥青基活性炭的制备方法及其制备的沥青基活性炭。本发明涉及一种用于苯系物的吸附的沥青基活性炭制备方法，具体步骤如下：以KOH为活化剂，石油沥青为原料，将石油沥青和KOH充分混合均匀，先放入烘箱中干燥，在管式炉中在氮气气氛中活化，以每分钟5度的升温速率升至800至900℃，保持一小时；待降温冷却后取出样品，将样品研磨成细小粉末，纯水洗至接近中性；用稀盐酸在60℃水浴中回流3h，之后用纯水洗至中性，最后放入烘箱内110℃干燥；最后制得沥青基活性炭。本发明采用碳源为沥青基碳源，其中碳含量高，一般为企业生产的副产品，成本低廉，生产过程易控制，且制备出的活性炭，对甲苯吸附量高。且经过多次吸脱附吸附量不降低。使用寿命长。

技术领域

本发明属于活性炭的制备技术领域，具体涉及涉及一种用于苯系物吸附的石油沥青基活性炭的制备方法。

背景技术

活性炭是以木炭、木屑、椰子等的坚实果壳及优质煤等碳质原料，经过高温碳化、活化后所制得的固体含碳物质其主要成分是无定形炭，通常分为粉末状、颗粒状、纤维状和不规则状等。活性炭中含有N、H、C、O、S元素及灰分等。活性炭常常被用来吸附工业生产中的有机废气，分离某些烃类气体，用来染料吸附和脱臭等。根据材质不同可分为；煤质活性炭、耶壳活性炭、合成树脂活性炭和矿物活性炭等。

活性炭在制备过程中的制备方法和活性炭的后续处理都能限制活性炭的应用，因为其制备原料、制备过程、活化方法等都导致活性炭具有不同的孔隙结构和官能团，从而导致活性炭在吸附应用方面受到了限制，因此研究和开发应用范围广和活性炭吸附效率高等都将是活性炭研究的主要发展方向。活性炭的结构主要包括晶格结构、孔隙结构和化学结构，其中孔隙结构主要影响活性炭的吸附性能，化学结构主要影响催化性能。

现有的活性炭制备多数是煤基或者生物基为原料，煤基原料现有的市售活性炭的甲苯吸附量稳定在350mg/g。而且煤炭价格的波动较大，煤中无机组分含量相对沥青高。生物基活性炭的来源广泛，但是由于收集较困难、储运易变质等问题，所以大多停留在理论研究阶段，对甲苯等苯系物的吸附量在300mg/g以下。

石油沥青基碳源一般为企业生产的副产品，成本低廉。石油原料是指石油炼制过程中含碳产品及废料，如石油沥青、石油焦、石油渣、柏油等。沥青是一种高含碳量的黑褐色混合物，由分子量各异的碳氢化合物及其非金属衍生物组成，呈固态、液态或半固态黏稠状，具有不透水、不导电、耐酸、碱、盐腐蚀、良好的黏结性等特点。按照在自然界中获得方式可分为焦油沥青、石油沥青和天然沥青。当前，沥青作为一种重要的碳源，在吸附领域、电化学领域等工业生产、国民生活相关的领域中以不同碳材料的形式得到大量的运用。其中，活性炭作为既传统又新颖的材料，在世界范围内不断开拓新的应用领域，也在不断优化制备工艺以及产品种类的丰富性，以适应不同时期对活性炭新的需求，衍生出球形活性炭、超级活性炭等等产品，推动碳材料在吸附、电子领域的不断发展。

常用的VOCs吸附剂主要有活性炭、活性炭纤维、沸石分子筛、有序介孔材料、粘土基吸附剂、高聚物吸附树脂等。活性炭因其具有比表面积大、吸附容量高以及成本低廉等优势，是目前VOCs吸附当中应用最广的吸附剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于苯系物吸附的石油沥青基活性炭的制备方法。

一种用于苯系物的吸附的沥青基活性炭制备方法，具体步骤如下：

以KOH为活化剂，石油沥青为原料，将石油沥青和KOH充分混合均匀，先放入烘箱中干燥，在管式炉中在氮气气氛中活化，以每分钟5度的升温速率升至800至900℃，保持一小时；待降温冷却后取出样品，将样品研磨成细小粉末，纯水洗至接近中性；用稀盐酸在60℃水浴中回流3h，之后用纯水洗至中性，最后放入烘箱内110℃干燥；最后制得沥青基活性炭。

在上述方案的基础上，在氮气气氛中活化前，石油沥青先进行乳化，之后与纳米氧化锌混合，再加入KOH，充分搅拌混合均匀；石油沥青与纳米氧化锌的重量比为1:1-1:7，石油沥青与KOH的重量比为1:0.5-1:2。