[发明专利]一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂及其制备方法，其原料组成为炭黑、粘结剂，在造孔剂的作用下经焙烧制成。本发明将富碳类原料炭黑通过粘结剂的粘连，以(NH₄)₂CO₃作为造孔剂，在高温焙烧下成功制得具有优异甲苯吸附性能的多孔碳吸附剂PCBA，本发明制得的PCBA具有发达的微/介孔结构，这可为甲苯分子提供更多的吸附位点，吸附效率更高，实现了废弃物炭黑的资源化利用以及为其VOCs吸附提供了应用可能，实现炭黑资源的资源化利用和环境保护。

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂及其制备方法。

背景技术

挥发性有机化合物(VOCs)是石油化工和化学行业中排放的常见空气污染物，常见的VOCs主要有：苯系物、芳香烃、醛、酮和烷烃化合物等。这些VOCs不仅危害环境，如水体污染、臭氧层破坏、雾霾形成，还会对人和动物的健康构成威胁，造成神经系统、血液系统和免疫系统的急性或慢性中毒，其中苯系物还具有较高的致癌风险。目前，针对VOCs的处理技术主要有吸附、吸收、冷凝、催化氧化和光催化等，其中吸附法因具有处理成本低、工艺简单和吸附稳定性好等优点，而被广泛应用。

在VOCs吸附处理中，常用的吸附剂有分子筛、多孔碳、金属骨架材料和介孔材料等。相比其它类型吸附剂，多孔碳具有原料广泛、制作简单、价格低廉和易脱附再生等优点，成为最常用的吸附剂。

炭黑是一种通过碳氢化合物的不完全燃烧或分解而生成的粉状碳材料，主要由碳元素组成。在天然气部分氧化制乙炔过程中，伴随有大量副产物炭黑的生成。这些炭黑如果直接燃烧则会因其富含大量水分(含水量为95％以上)而造成燃烧不充分；若是应用于橡胶、涂料和墨水行业，则会因其粉末状结构而影响产品质量，且在堆放过程中，还会造成严重的环境污染。但是，炭黑却具有超高的碳含量(碳元素含量为90％～99％)和较低的矿物质含量，其“富碳”是制备具有高微孔结构占比活性炭的必备条件，低矿物质含量则可以避免因矿物质(如，碱金属和碱土金属等)而产生的化学吸附。因此我们希望利用炭黑具有富碳、低矿的优点，将其作为制备多孔碳的原料，从而制得高性能多孔碳材料，也实现炭黑资源的资源化利用和环境保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂，其原料组成为炭黑、粘结剂，在造孔剂的作用下经焙烧制成。

优选的，所述炭黑、粘结剂按质量比为95：5，所述粘结剂为面粉糊。

优选的，所述造孔剂为(NH₄)₂CO₃水溶液，所述(NH₄)₂CO₃的添加量为炭黑与粘结剂总质量的20％。

同时本发明还公开了一种用于甲苯吸附的可再生多孔碳吸附剂的制备方法，包括以下操作步骤：

S1：前驱体制备：将炭黑和粘结剂充分混合后，加入造孔剂，充分混合搅拌均匀，得前驱体；

S2：干燥：将上述前驱体放入烘箱中，在90℃条件下干燥24h，得干料；

S3：焙烧：将干料置于马弗炉内焙烧制得样品。

优选的，干料于室温马弗炉中以10℃/min的升温速率升温至300℃，之后以5℃/min升温至400-1000℃并保持2h。