本發(fā)明涉及碳分子篩領(lǐng)域，尤其涉及一種碳分子篩的制備方法。

背景技術(shù)：

碳分子篩（CMS）在廣義上是一種碳質(zhì)吸附劑，狹義上將是微孔分布均勻的活性炭，它是由結(jié)晶碳和無定型碳構(gòu)成，具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和接近被吸附分子直徑的楔形極微孔，而且孔徑分布均勻，能夠把立體結(jié)構(gòu)大小有差異的分子分離。目前，碳分子篩已經(jīng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化防護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。

碳分子篩主要由孔徑比較集中的微孔和少量大孔組成，孔徑一般在0.28~1.0nm范圍內(nèi)，其中最好在0.28~0.38nm范圍內(nèi)。但是目前的許多碳分子篩的孔徑均在0.3~1nm范圍內(nèi)，吸附效果不是特別理想。

因此，提供一種孔徑較小、孔徑分布均勻的碳分子篩是亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種孔徑在0.28~0.40nm范圍內(nèi)且孔徑分布均勻的復(fù)合碳分子篩。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種復(fù)合碳分子篩的制備方法，其包括如下步驟：

S100：將沸石和煙煤混合均勻得到原料混合物；其中所述沸石和所述煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為10~20:90~80；

S200：將所述原料混合物浸漬在氧化石墨烯的水溶液中一定時(shí)間后取出干燥得到第一中間產(chǎn)物，浸漬時(shí)間為10min~20min；

S300：將所述第一中間產(chǎn)物粉碎至80目以下得到第二中間產(chǎn)物；

S400：將所述第二中間產(chǎn)物在惰性氣氛中進(jìn)行碳化處理得到第三中間產(chǎn)物；

S500：將所述第三中間產(chǎn)物進(jìn)行活化處理得到第四中間產(chǎn)物；

S600：對(duì)所述第四中間產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)孔處理即得到所述復(fù)合碳分子篩。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是將氧化石墨加入水中然后進(jìn)行超聲分散處理得到的。

其中，所述氧化石墨與水的固液比為2~5mg/ml。

其中，步驟S400中惰性氣氛為氮?dú)鈿夥铡?/p>

其中，步驟S500中所述活化處理采用的活化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體。

其中，所述活化劑中水蒸氣和氧氣的體積比為1~1.5:1。

其中，步驟S600中調(diào)孔處理采用的調(diào)孔劑為苯乙烯。

其中，步驟S400中碳化處理的溫度為300℃~500℃，碳化時(shí)間為20min~40min。

其中，步驟S500中活化處理的溫度為800℃~950℃，時(shí)間為20min~180min。

其中，步驟S600中調(diào)孔處理的溫度為250℃~350℃，時(shí)間為10min~20min。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的復(fù)合碳分子篩的制備方法中原料為沸石和煙煤，其將沸石和煙煤結(jié)合使用，一方面沸石本身具有孔道結(jié)構(gòu)，其可以有效提高復(fù)合碳分子篩的比表面積，另一方面在活化和調(diào)孔時(shí)沸石的存在能夠控制煙煤形成的分子篩的孔徑，從而得到孔徑在0.28~0.40nm范圍內(nèi)的復(fù)合碳分子篩。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

以下實(shí)施例中使用的原料和設(shè)備如非特別說明均為市售。

實(shí)施例一

一種復(fù)合碳分子篩的制備方法，其包括如下步驟：

S100：將沸石和煙煤混合均勻得到原料混合物；其中所述沸石和所述煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為10:90；本實(shí)施例中用的沸石為天然沸石，煙煤的含硫量為5%~8%；

S200：將所述原料混合物浸漬在氧化石墨烯的水溶液中一定時(shí)間后取出干燥得到第一中間產(chǎn)物，浸漬時(shí)間為10min；

S300：將所述第一中間產(chǎn)物粉碎至80目得到第二中間產(chǎn)物；

S400：將所述第二中間產(chǎn)物在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行碳化處理得到第三中間產(chǎn)物。碳化處理的溫度為300℃~350℃，碳化時(shí)間為30min~40min；

S500：將所述第三中間產(chǎn)物進(jìn)行活化處理得到第四中間產(chǎn)物，活化處理的溫度為800℃~850℃，時(shí)間為120min~180min；活化處理采用的活化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體，水蒸氣和氧氣的體積比為1:1；

S600：采用苯乙烯對(duì)所述第四中間產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)孔處理，調(diào)孔處理的溫度為250℃~300℃，時(shí)間為10min~15min，即得到所述復(fù)合碳分子篩。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是將氧化石墨加入水中然后進(jìn)行超聲分散處理得到的。本實(shí)施例中氧化石墨與水的固液比為2mg/ml。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例得到的復(fù)合碳分子篩的平均孔徑為0.28~0.40nm，孔徑分布均勻。使用時(shí)發(fā)現(xiàn)加入沸石后的復(fù)合碳分子篩能夠延長(zhǎng)分子篩的使用時(shí)間，沸石能夠減緩煤基碳分子篩的中毒，從而節(jié)省碳分子篩的再生費(fèi)用。

實(shí)施例二

一種復(fù)合碳分子篩的制備方法，其包括如下步驟：

S100：將沸石和煙煤混合均勻得到原料混合物；其中所述沸石和所述煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為15:85；本實(shí)施例中用的沸石為天然沸石，煙煤的含硫量為5%~8%；

S200：將所述原料混合物浸漬在氧化石墨烯的水溶液中一定時(shí)間后取出干燥得到第一中間產(chǎn)物，浸漬時(shí)間為15min；

S300：將所述第一中間產(chǎn)物粉碎至60目得到第二中間產(chǎn)物；

S400：將所述第二中間產(chǎn)物在氬氣氣氛中進(jìn)行碳化處理得到第三中間產(chǎn)物。碳化處理的溫度為350℃~450℃，碳化時(shí)間為25min~35min；

S500：將所述第三中間產(chǎn)物進(jìn)行活化處理得到第四中間產(chǎn)物，活化處理的溫度為900℃~950℃，時(shí)間為20min~60min；活化處理采用的活化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體，水蒸氣和氧氣的體積比為1.2:1；

S600：采用苯乙烯對(duì)所述第四中間產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)孔處理，調(diào)孔處理的溫度為250℃~280℃，時(shí)間為15min~20min，即得到所述復(fù)合碳分子篩。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是將氧化石墨加入水中然后進(jìn)行超聲分散處理得到的。本實(shí)施例中氧化石墨與水的固液比為3mg/ml。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例得到的復(fù)合碳分子篩的平均孔徑為0.28~0.40nm，孔徑分布均勻。

實(shí)施例三

一種復(fù)合碳分子篩的制備方法，其包括如下步驟：

S100：將沸石和煙煤混合均勻得到原料混合物；其中所述沸石和所述煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為20:80；本實(shí)施例中用的沸石為天然沸石，煙煤的含硫量為5%~8%；

S200：將所述原料混合物浸漬在氧化石墨烯的水溶液中一定時(shí)間后取出干燥得到第一中間產(chǎn)物，浸漬時(shí)間為20min；

S300：將所述第一中間產(chǎn)物粉碎至40目得到第二中間產(chǎn)物；

S400：將所述第二中間產(chǎn)物在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行碳化處理得到第三中間產(chǎn)物。碳化處理的溫度為400℃~500℃，碳化時(shí)間為20min；

S500：將所述第三中間產(chǎn)物進(jìn)行活化處理得到第四中間產(chǎn)物，活化處理的溫度為900℃~950℃，時(shí)間為60min~100min；活化處理采用的活化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體，水蒸氣和氧氣的體積比為1.5:1；

S600：采用苯乙烯對(duì)所述第四中間產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)孔處理，調(diào)孔處理的溫度為300℃~350℃，時(shí)間為12min，即得到所述復(fù)合碳分子篩。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是將氧化石墨加入水中然后進(jìn)行超聲分散處理得到的。本實(shí)施例中氧化石墨與水的固液比為4mg/ml。

實(shí)施例四

一種復(fù)合碳分子篩的制備方法，其包括如下步驟：

S100：將沸石、煙煤和粘合劑混合均勻得到原料混合物；其中所述沸石和所述煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為12:88；本實(shí)施例中用的沸石為天然沸石，煙煤的含硫量為5%~8%；粘合劑和煙煤的質(zhì)量份數(shù)比為1~10:100，粘合劑可以是糯米漿；

S200：將所述原料混合物浸漬在氧化石墨烯的水溶液中一定時(shí)間后取出干燥得到第一中間產(chǎn)物，浸漬時(shí)間為13min；

S300：將所述第一中間產(chǎn)物粉碎至70目得到第二中間產(chǎn)物；

S400：將所述第二中間產(chǎn)物在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行碳化處理得到第三中間產(chǎn)物。碳化處理的溫度為300℃~350℃，碳化時(shí)間為30min~40min；

S500：將所述第三中間產(chǎn)物進(jìn)行活化處理得到第四中間產(chǎn)物，活化處理的溫度為800℃~850℃，時(shí)間為120min~180min；活化處理采用的活化劑為水蒸氣和氧氣的混合氣體，水蒸氣和氧氣的體積比為1.5:1；

S600：采用苯乙烯對(duì)所述第四中間產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)孔處理，調(diào)孔處理的溫度為250℃~350℃，時(shí)間為10min~15min，即得到所述復(fù)合碳分子篩。

其中，所述氧化石墨烯的水溶液是將氧化石墨加入水中然后進(jìn)行超聲分散處理得到的。本實(shí)施例中氧化石墨與水的固液比為5mg/ml。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求為準(zhǔn)。