[发明专利]一种酚醛树脂基球形活性炭的制备方法

说明书

本发明属于活性炭的制备方法，具体地说涉及一种酚醛树脂基球形活性炭的制备方法。

球形活性炭由于具有良好的球形度、较高的机械性能，在固定床使用时填充密度均匀，有利于流体匀速通过，流体阻力小，对流体压力降小。另外，其吸脱附速度快。所以在环保、军事、医疗、化工等领域得到了广泛的应用。目前国内外常用的球形活性炭是由沥青出发制取的沥青基球形活性炭，如英国专利GB1468982所采用的工艺路线为：

1．将煤、石油沥青在200-400℃进行热处理，生成焦油状物质，然后通过蒸馏或提取除去其中低分子组份，将其软化点升高；

2．将上述高软化点沥青与苯、甲苯、萘等芳香族溶剂加热混合；

3．将上述混合物分散在含悬浮剂的分散介质中，于50-350℃下成球，所用的悬浮分散剂是半皂化聚乙烯酯、聚乙烯醇、甲基纤维素等水溶性的高分子化合物；

4．把上述含芳香溶剂的沥青球浸在能与芳香族溶剂互溶但与沥青无亲合性的有机溶剂提取溶液中，提取出球中芳香溶剂，得到微孔沥青球；

5．在氧化性气氛中将微孔沥青球在100-500℃的下氧化处理，使沥青球氧化不熔化，以防止沥青球在炭化过程中熔并；

6．在500-1000℃范围内将上述沥青球在惰性气氛保护下炭化，并用水蒸气活化，得到沥青基球形活性炭。

由于其原料本身的性质以及所采用的工艺的特殊性，这种沥青基球形活性炭的制造过程必须有不熔化过程，即通过氧化不熔化，使沥青球在炭化过程中不至于熔并在一起而得不到球形炭。GB1468982采用的工艺为以(15-35℃)/hr的速度在空气流中将沥青球加热到300℃，使沥青球氧化不熔化。此过程耗时耗能。同时此过程属于气固两相非均相反应，如果球径过大，氧化不熔化就不能彻底进行。所以用这种方法制造的沥青基球形活性炭的粒径大多在0.1-1mm之间。而在液相吸附中使用的球形活性炭，为降低对流体流动的阻力，需要球形活性炭具有更大的粒径。

用线型酚醛树脂制取球形活性炭的文献不多，而用线型酚醛树脂制备热固性微球如罗马尼亚专利Rom.Ro82.521的方法为：

1．将线型酚醛树脂和六亚甲基四胺以(75-95)∶(5-25)的比例溶入甲醇；

2．将氯苯或煤油以1∶(0.05-0.5)的比例与氯磺化的苯乙烯混和，搅拌均匀；

3．将1中混合物加到到2中，保持在60℃下恒温60min，以形成分散体；

4．升温到80℃去除甲醇，恒温180min得到硬化球；

5．在110-135℃下保持210min得到交联固化的酚醛树脂微球。

用这种方法制备的酚醛树脂微球粒径难以控制，粒度分布不均匀。

本发明的发明目的是提供一种能耗低、球径大且分布均匀的酚醛树脂基球形活性炭的制备方法。

本发明是这样实现的，利用线型酚醛树脂为原料，通过在成球之前加入固化剂，省掉了以沥青为原料制备沥青基球形活性炭的氧化不熔化过程，达到能耗降低的目的，并得到粒径在2mm左右且分布均匀的酚醛树脂基球形活性炭。

本发明的制备方法包括如下步骤：

1．将线型酚醛树脂与固化剂混合后，制成块状混合物，块状混合物粉碎至1.25-2.5mm，得到原料树脂；

2、将原料树脂分散到含有分散剂的分散液中，乳化成球；

3．所成的球在惰性气体保护下，以(1-20)℃/min的速率升温到600-1000℃进行炭化处理；

4．炭化处理的球在700-900℃下，利用水蒸汽或二氧化碳进行活化处理，得到酚醛树脂基的球形活性炭；

其特征在于所述的制成块状混合物的方法有两种，

第一种方法是将线型酚醛树脂，溶剂，固化剂按线型酚醛树脂∶溶剂∶固化剂=1∶(2-5)∶(0.06-0.15)(重量比)的配比混合，使线型酚醛树脂和固化剂溶解于溶剂，并搅拌均匀，减压下蒸掉溶剂，得到块状混合物；

第二种方法是将线型酚醛树脂，固化剂按线型酚醛树脂∶固化剂=1∶(0.06-0.15)(重量比)在0-40℃温度下进行球磨30-90min，然后在压机上压成块状，并用300℃的热空气吹块状物的边沿，使之熔化变成密实的块状混合物。

所述的乳化成球是将分散剂按分散剂∶分散介质=(2-10)∶100(重量比)的配比加入不溶解线型酚醛树脂的液态分散介质中形成分散液，把原料树脂按原料树脂∶分散介质=(5-10)∶100(重量比)的配比加入分散液，在匀速搅拌下升温到90-140℃形成树脂球。

如上所述的线型酚醛树脂是软化点在60-120℃之间的线型热塑性酚醛树脂，软化点最好在95-120℃之间。