一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法
【專利摘要】一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法是將酚類與醛類按照摩爾比為1:2-6加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90℃，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續(xù)攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%-3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續(xù)攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護炭化，再進行活化，降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。本發(fā)明具有孔徑可控、操作條件溫和、成本低廉的優(yōu)點。
【專利說明】一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種制備孔結(jié)構(gòu)可控的酚醛樹脂基球狀活性炭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球狀活性炭具有良好的球形度、吸附量大、填充密度均勻、阻力小等優(yōu)點，在催化、化工分離、環(huán)保、醫(yī)療等方面具有重要的作用。目前制備球狀活性炭的原料包括浙青、酚醛樹脂、聚苯乙烯球等。由于酚醛樹脂的原料價廉易得，并且合成方便，炭化收率高，含雜質(zhì)量低以及具有良好的機械強度和耐熱性能，而成為制備球狀活性炭的主要前驅(qū)體。
[0003]楊俊兵(專利號CN98115717.3)等將酚醛樹脂、固化劑、溶劑混合后，減壓除去溶劑，再進行破碎、篩分得到預(yù)定粒度的顆粒，將此顆粒與加入表面活性劑的水溶液，利用乳化法制備樹脂基小球，得到的樹脂基小球再進行炭化、活化后得到酚醛樹脂基球狀活性炭，此方法過程復(fù)雜，重現(xiàn)性差。王芙蓉(專利號CN200410012346.X)以水和乙醇混合物為溶劑，聚乙烯醇為表面活性劑，加熱酚醛樹脂得到樹脂小球，但是該方法適合于制備微米級小球，生產(chǎn)0.3mm以上的小 球時球徑分布變寬。李開喜(專利號101157451B)等將預(yù)處理料加入酚醛樹脂的醇溶液中，再添加表面活性劑，混合物在高壓釜中加熱攪拌到110-140°C。以上這些方法都不能很好的調(diào)控球狀活性炭的孔徑，且在高壓釜中反應(yīng)，條件苛刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種孔徑可控、操作條件溫和、成本低廉的酚醛樹脂基球狀活性炭制備方法。
[0005]本發(fā)明實施過程如下:
[0006]將酚類與醛類按照摩爾比為1: (2-6)加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90°C，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續(xù)攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%_3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續(xù)攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700-1000°C炭化，然后再通入二氧化碳或水蒸氣進行活化，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
[0007]如上所述所用酚類為間乙苯酚、間叔丁基苯酚、1-萘酚、1，5- 二羥基萘中的一種或者多種混合；醛類為甲醛、多聚甲醛；催化劑為三乙胺、氨水、氫氧化鈉、氫氧化鋇；分散劑為聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉、阿拉伯膠；固化劑為六甲基四胺、三聚氰胺、苯胺；造孔劑
為聚乙二醇、乙二醇。
[0008]如上所述的炭化條件是:升溫速率為1_5°C /min,炭化溫度為700-1000°C，炭化時間為0_lh。
[0009]如上所述的活化條件是:活化溫度為700-1000°C，活化時間為l_3h。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點
[0011]1、從分子層面控制球狀活性炭的孔徑。[0012]2、成本低廉，以更基礎(chǔ)的原料來制備酚醛樹脂球。
[0013]3、操作條件溫和，成球反應(yīng)在常壓下進行。
【具體實施方式】
[0014]實施例1
[0015]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量
2.5%的乙二醇，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
[0016]實施例2
[0017]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量
2.8%的聚乙二醇，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至1000°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0018]實施例3
[0019]將間乙苯酚與甲醛按照摩爾比為1:2加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.85%三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌60分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺，繼續(xù)攪拌2小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700°C，不炭化，然后再通入水蒸氣進行活化lh，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0020]實施例4
[0021]將間叔丁基苯酚與甲醛按照摩爾比為1:6加入水中，將間叔丁基苯酚摩爾量
0.75%的氨水加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間叔丁基苯酚摩爾量30%的十二烷基磺酸鈉，繼續(xù)攪拌20分鐘后加入間叔丁基苯酚摩爾量1%的三聚氰胺，繼續(xù)攪拌5小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至900°C炭化lh，然后再通入CO2進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0022]實施例5
[0023] 將1-萘酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:5加入水中，將1-萘酚摩爾量1%的氨水加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1-萘酚摩爾量20%的阿拉伯膠，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入1-萘酚摩爾量12%的苯胺，1-萘酚摩爾量15%的乙二醇，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至800°C炭化2h，然后再通入CO2進行活化3h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。[0024]實施例6
[0025]將1，5- 二羥基萘與甲醛按照摩爾比為1:2加入水中，將1，5- 二羥基萘摩爾量
0.8%的氫氧化鋇加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1，5-二羥基萘摩爾量10%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入1，5- 二羥基萘摩爾量2%的六次甲基四胺，I, 5- 二羥基萘摩爾量5%的聚乙二醇，繼續(xù)攪拌5小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至900攝氏度炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0026]實施例7
[0027]將1-萘酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:3加入水中，將1-萘酚摩爾量10%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1-萘酚摩爾量30%的阿拉伯膠，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入1-萘酚摩爾量1%的三聚氰胺，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至800°C炭化2h，然后再通入CO2進行活化3h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。 [0028]實施例8
[0029]將間乙苯酚與多聚甲醛按照摩爾比為1:6加入水中，將間乙苯酚摩爾量0.75%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加間乙苯酚摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入間乙苯酚摩爾量3%的六次甲基四胺和間乙苯酚摩爾量2.5%的乙二醇，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化lh，然后再通入水蒸氣進行活化2h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0030]實施例9
[0031]將1，5_ 二羥基萘與多聚甲醛按照摩爾比為1:4加入水中，將1，5_ 二羥基萘摩爾量0.8%的三乙胺加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到90°C，然后添加1，5-二羥基萘摩爾量23%的聚乙烯醇，繼續(xù)攪拌30分鐘后加入1，5- 二羥基萘摩爾量3%的六次甲基四胺和1，5- 二羥基萘摩爾量5%的聚乙二醇，繼續(xù)攪拌3小時，冷卻到室溫后，過濾得到樹脂球。將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至850°C炭化1.5h，然后再通入水蒸氣進行活化1.5h，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭，其孔結(jié)構(gòu)特性見表1。
[0032]表1制備球狀活性炭的孔結(jié)構(gòu)特性
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 將酚類與醛類按照摩爾比為1:2-6加入水中，將酚類摩爾量0.7%-1%的催化劑加入上述溶液中，在攪拌的條件下加熱升溫到85-90°C，然后添加酚類摩爾量10%-30%的分散劑，繼續(xù)攪拌20-60分鐘后加入酚類摩爾量1%_3%的固化劑和酚類摩爾量0-5%的造孔劑，繼續(xù)攪拌2-5小時，冷卻到室溫，過濾得到樹脂球；將制備的樹脂球，在氮氣保護下由室溫升溫至700-1000°C炭化，然后再通入二氧化碳或水蒸氣進行活化，自然降溫至室溫，得到酚醛樹脂基球狀活性炭。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的酚類為間乙苯酚、間叔丁基苯酚、1-萘酚、1，5-二羥基萘中的一種或者多種混合。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的醛類為甲醛或多聚甲醛。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的催化劑為三乙胺、氨水、氫氧化鈉或氫氧化鋇。
5.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的分散劑為聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉或阿拉伯膠。
6.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述的固化劑為六甲基四胺、三聚氰胺、苯胺；造孔劑為聚乙二醇或乙二醇。
7.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述炭化的升溫速率1_5°C /min,炭化時間為0_lh。
8.如權(quán)利要求1所述的一種可控孔結(jié)構(gòu)的樹脂基球狀活性炭的制備方法，其特征在于所述活化的活化溫度為700-1000°C，活化時間為l_3h。
【文檔編號】C01B31/10GK103936004SQ201410139231
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】王建龍, 張長明, 李開喜, 李艷秋 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所