專利名稱：：一種電極用活性炭的洗滌方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于電極材料制造
技術(shù)領(lǐng)域：
。用超聲波、微波(包括高頻電磁波)為促進(jìn)溶解的手段，用熱水、熱酸反復(fù)浸漬、洗滌來除去活性炭中殘留重金屬為目的的洗滌方法；用該方法洗滌后的活性炭，重金屬含量低，特別適合用于超級(jí)電容器、二次電池等的電極材料。
背景技術(shù)：
：活性炭作為超級(jí)電容器、二次電池等的最適電極材料的利用已十分廣泛，并受肯定。但是，在活化、特別是用堿金屬的氫氧化物等進(jìn)行活化制造活性炭的過程中，由于該氫氧化物在高溫下具有很強(qiáng)的腐蝕性，能夠腐蝕活化爐體，在活化生成物中混入重金屬(如Fe、Ni、Cr、Zn、Cu等)，這些重金屬在高溫下形成的金屬化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)穩(wěn)定，簡單地用酸洗的方法很難被溶出除去。這種含重金屬的活性炭被用于超級(jí)電容器的電極，在充放電過程中就會(huì)造成重金屬的還原析出，引起電極間的短路，也會(huì)增加自身放電的程度，增大漏電電流，降低電充放電效率。而且，在循環(huán)充放電過程中，會(huì)同電解質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生氣體，引起電極的膨脹，崩壞，縮短使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容針對存在的問題，本發(fā)明經(jīng)過銳意的研究發(fā)現(xiàn)，用超聲波和微波(包括高頻電磁波)輻射為促進(jìn)溶解的手段，結(jié)合熱水、熱酸的反復(fù)浸漬、洗滌的方法，可以降低活性炭中的重金屬含量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，用該方法可以使活性炭中的重金屬降到200卯m以下，如在洗滌過程中添加氧化還原劑綜合(或配合)齊U，最終可使重金屬的含量降到100ppm以下。實(shí)施發(fā)明的最佳方案用堿活化處理后的含活性炭生成物，用熱水、10wt^的熱鹽酸、再用熱水洗后，大部分的金屬化合物都被溶出。但經(jīng)高溫的強(qiáng)堿作用下，由金屬活化爐被腐蝕而混入的重金屬化合物還部分存在于活性炭中，無法被除去。以上述的方法反復(fù)洗滌也沒有明顯的效果。1.用超聲波振蕩的同時(shí)把上述已預(yù)洗過的活性炭在熱鹽酸溶液中浸漬2-10小時(shí)，更優(yōu)選為5-8小時(shí)后，再用熱水洗滌到中性，所得的活性炭中的重金屬的金屬含量有明顯的下降。2.把已預(yù)洗過的活性炭浸漬于10wt^的鹽酸中，用微波輻射沸騰加熱0.1-2小時(shí)，更優(yōu)選為0.5-1小時(shí)后，用熱水洗滌到中性，所得的活性炭中的重金屬的含量有明顯的下降。3.在上述1、2方法的浸漬過程中，加入O.lwt^以下的過氧化氫或過乙酸等氧化性有機(jī)酸，洗滌效果更為明顯。考慮其穩(wěn)定性、安全性，更優(yōu)選為過氧化氫。4.在上述l、2方法的浸漬過程中，加入5wt^以下的氯化銨固體，洗滌效果也有明顯的提高。5.使用超音波和微波的混合交替輻射浸漬洗滌，即超聲波振蕩的同時(shí)把上述已予洗過的活性炭在熱鹽酸溶液中浸漬2-10小時(shí)后，再用微波輻射沸騰加熱O.1-2小時(shí)，金屬含量有明顯的下降。6.考慮到洗滌效率和經(jīng)濟(jì)效果，建議考慮綜合洗滌方式。即在鹽酸中添加氧化還原劑，絡(luò)合(或配位)齊U，并用超聲波和微波交替作用，必要時(shí)可以反復(fù)進(jìn)行該處理。合理安排最佳的洗滌工藝(溫度、時(shí)間)，已取得最佳的洗滌效果。7.熱水、熱鹽酸的溫度為50-95t:，更優(yōu)選為60-90°C。具體實(shí)施例方式活性炭中的重金屬含量的測定方法取lg干燥后的活性炭于純氧化鋁坩堝中，在80(TC中通氧加熱4小時(shí)，冷卻后用王水等對灰分進(jìn)行溶解，配成一定體積的水溶液。通過電感耦合等離子體光譜分析(ICP)來測定其重金屬的含量。實(shí)施例1用酚醛樹脂為原料經(jīng)80(TC、2小時(shí)炭化，所得炭化物以炭堿比為1:3，在80(TC活化0.5小時(shí)，經(jīng)冷卻后取含炭生成物經(jīng)熱水、熱鹽酸、熱水洗滌過(預(yù)洗)的活性炭5g，浸于50ml濃度10wt^的鹽酸溶液中，在8(TC下用超聲波振蕩5小時(shí)后用熱水洗滌到中性，干燥后得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1?？梢钥闯鲇迷摲椒ㄏ礈斓幕钚蕴?，重金屬的總含量低于200ppm。實(shí)施例2把實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物置于微波爐中，用微波輻射沸騰1小時(shí)后，用熱水洗滌到中性，干燥后得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1?？梢钥闯?，用該方法洗滌的活性炭的重金屬的總含量低于200卯m，效果比實(shí)施例1更好。實(shí)施例3在實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物中添加5滴的過氧化氫(30wt%)后，同實(shí)施例1同樣操作，得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1?？梢钥闯鲇迷摲椒ㄏ礈旎钚蕴?，效果比實(shí)施例1更好，其重金屬的總含量低于100ppm。實(shí)施例4在實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物中添加10g氯化銨固體后，同實(shí)施2相同的方法處理，得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1。可以看出用該方法洗滌活性炭，效果比實(shí)施例1更好，重金屬的總含量低于100卯m，特別是鉻的含量降低的較明顯。實(shí)施例5在實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物中添加5滴過氧化氫和10g氯化銨后，在8(TC下用超聲波振蕩3小時(shí)后，移入微波爐中用微波輻射30分鐘后用熱水洗滌到中性，干燥得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1?？梢钥闯鲇迷摲椒ㄏ礈旎钚蕴浚Ч葘?shí)施例3和實(shí)施例4都要好，其重金屬的總含量低于100ppm。實(shí)施例6實(shí)施例1相同的預(yù)洗后活性炭，用熱水洗滌到中性，干燥得到活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表l。從結(jié)果可以看出，該活性炭中的重金屬含量較高，總量超過3000ppm。說明用簡單、短時(shí)間的酸洗方法，大量的重金屬是無法被溶出。4實(shí)施例7把實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物置于加熱板上，在8(TC下攪拌5小時(shí)，后用熱水洗滌到中性，干燥取得活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1。從結(jié)果可以看出，該活性炭的重金屬含量比起實(shí)施例6有所下降，特別是鎳得濃度降低的較多，但總量還是較高，超過1000ppm。說明延長酸洗時(shí)間是有一定的洗滌效果，但不是很明顯。實(shí)施例8把實(shí)施例1相同的活性炭/鹽酸混合物混和均勻后直接過濾，再用50ml10%熱鹽酸洗滌兩次，用熱水洗滌到中性，干燥后取得活性炭的重金屬含量測定結(jié)果見表1。該活性炭的重金屬含量與實(shí)施例7大抵相同，總量超過1000ppm。說明用酸分次洗滌可以減少酸洗的時(shí)間，也有一定的洗滌效果，但不是很明顯。綜合上述實(shí)施例的結(jié)果，可以看出用超聲波/微波作用下的洗滌效果是明顯的，特別用微波的效果更好。添加氧化還原劑和絡(luò)合(配位)劑等其效果更明顯。在極性電極用炭材料的重金屬的洗滌去除的場合，建議采用綜合性洗滌方法，可以達(dá)到預(yù)期的效果。表l本發(fā)明實(shí)施例和比較例中的活性炭的各重金屬含量單位PPm<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求超級(jí)電容器、二次電池等電極用活性炭的洗滌方法，用活化后的活性炭，以超聲波和微波(包括高頻電磁波)輻射為促進(jìn)溶解的手段，結(jié)合熱水、熱酸的反復(fù)浸漬、洗滌的活性炭洗滌方法。2.權(quán)利要求l的活性炭洗滌方法為用熱水、熱鹽酸溶液循環(huán)浸漬、洗滌的同時(shí)與超聲波振蕩相結(jié)合的活性炭洗滌方法。3.權(quán)利要求l的活性炭洗滌方法為用熱水、熱鹽酸溶液循環(huán)浸漬、洗滌的同時(shí)與微波(包括高頻電磁波)輻射相結(jié)合的活性炭洗滌方法。4.權(quán)利要求l的活性炭洗滌方法為用超聲波振蕩和微波輻射混合方法為手段，用熱水、熱酸浸漬、洗滌的活性炭洗滌方法。5.權(quán)利要求2-4的活性炭洗滌方法為在洗滌前添加少量的氧化/還原劑后，再洗滌的活性炭洗滌方法。6.權(quán)利要求5中的活性炭洗滌方法氧化/還原劑是指過氧化氫、過乙酸、過甲酸等有機(jī)物1種或1種以上。7.權(quán)利要求2-4的活性炭洗滌方法為在洗滌前添加少量的氯化銨等絡(luò)合或配位劑后，再洗滌的活性炭洗滌方法。8.采用權(quán)利要求1的方法洗滌后的活性炭，活性炭中的重金屬含量為200ppm以下。全文摘要本發(fā)明提供超級(jí)電容器、二次電池等電極用活性炭的洗滌方法。本發(fā)明采用了超聲波、微波(包括高頻電磁波)輻射結(jié)合熱水、熱酸的浸漬、洗滌，充分降低活性炭中重金屬的含量，達(dá)到超級(jí)電容器、二次電池等電極的要求，使之在循環(huán)充放電時(shí)能夠安全、穩(wěn)定、長壽命。文檔編號(hào)C01B31/08GK101723359SQ20081012170公開日2010年6月9日申請日期2008年10月23日優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日發(fā)明者陳再華申請人:浙江富來森竹炭有限公司