本發(fā)明屬于活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭的制備方法。
背景技術(shù)：
活性炭由于具有較高的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)及強的吸附心梗，被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、食品、醫(yī)藥、環(huán)境保護等各個領(lǐng)域。目前制備活性炭的原料主要有木炭、木屑、各種果殼、煤炭和石油焦等高含碳物質(zhì)。目前制備活性炭常用的方法有物理活化法、化學活化法或物理活化與化學活化結(jié)合的方法。物理活化是指將炭化材料在高溫下用水蒸氣、二氧化碳或空氣等氧化性氣體與炭材料發(fā)生反應，使炭材料中無序炭部分氧化刻蝕成孔，在材料內(nèi)部形成發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)?；瘜W活化法是將各種含碳原料與化學藥品均勻混合或浸漬后，在適合的溫度下，經(jīng)過炭化、活化與回收化學藥品等過程制取活性炭的一種方法。所用的化學活化劑一般是氯化鋅、磷酸或堿。物理活化與化學活化結(jié)合法是指將含碳原料先進行炭化、化學活化后，再進行氣體活化進一步擴孔。一般認為活性炭的孔由大孔、中孔和微孔組成，大孔孔徑為大于50nm，介孔為2～50nm，微孔孔徑小于2nm。目前制備活性炭的方法中，如物理活化法、化學活化法或化學活化與物理活化相結(jié)合的方法，得到的活性炭孔結(jié)構(gòu)主要是微孔，且孔形狀雜亂，制備工藝復雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭的制備方法，本發(fā)明以蔗糖為碳源，將蔗糖與PTFE乳液進行加熱攪拌混合均勻，低溫干燥后進行高溫碳化處理，將碳化后的物料再進一步用KOH活化處理后得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。本發(fā)明制備得到的活性炭具有管道型孔結(jié)構(gòu)，且主要以微孔和介孔為主，其中介孔孔容達到0.21-0.28cm3/g，微孔孔容為0.28-0.35cm3/g，大孔孔容為0.09-0.15cm3/g；同時本發(fā)明制備得到的活性炭具備較大的比表面積，比表面積達到2100m2/g以上；拓寬了活性炭的應用范圍。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭的制備方法，包括以下步驟：
步驟(1)：將蔗糖和PTFE乳液按照質(zhì)量比為40-50:1混合，并于60-80℃下攪拌30-60min充分混合；將混合后的物料進行干燥，其中干燥溫度為80-100℃，干燥時間為30-60min；得到物料一；
步驟(2)：將步驟(1)得到的物料一置于高溫爐中，并在惰性氣氛下高溫碳化0.5-1.5h，其中高溫碳化的溫度為400-500℃；得到物料二；
步驟(3)：向步驟(2)得到的物料二中加入KOH溶液均勻混合，其中物料二與KOH的質(zhì)量比為1-4:1；再放入烘箱中于80-100℃下干燥30-60min后，將干燥后的物料放入高溫爐中，在惰性氣氛的保護下高溫活化，其中高溫活化的溫度為850-950℃，高溫活化的時間為0.5-3h；得到物料三；
步驟(4)：將步驟(3)得到的物料三再進行酸洗、水洗至中性，干燥后得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
本發(fā)明提供一種管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭的制備方法的進一步優(yōu)選方案為：
其中，步驟(1)中蔗糖和PTFE乳液的質(zhì)量比優(yōu)選為45-50:1；蔗糖和PTFE乳液混合攪拌的溫度優(yōu)選為65-70℃；攪拌時間優(yōu)選為45-50min。
其中，步驟(2)中高溫碳化的溫度優(yōu)選為450-500℃，高溫碳化的時間優(yōu)選為1-1.5h；其中惰性氣氛為氮氣、氬氣或氮氣氬氣的混合氣氛。
其中，步驟(3)中物料二與KOH的質(zhì)量比優(yōu)選為2-4:1；高溫活化的溫度優(yōu)選為900-950℃，高溫活化的時間優(yōu)選為1.5-3h；其中惰性氣氛為氮氣、氬氣或氮氣氬氣的混合氣氛。
其中，步驟(4)中的酸洗為：向物料三中加入1.5-4M的鹽酸溶液，在常溫下攪拌30-50min；其中干燥溫度為100-120℃，干燥時間為5-10h。
本發(fā)明提出的一種管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：本發(fā)明制備得到的活性炭具有管道型孔結(jié)構(gòu)，且主要以微孔和介孔為主，其中介孔孔容達到0.21-0.28cm3/g，微孔孔容為0.28-0.35cm3/g，大孔孔容為0.09-0.15cm3/g；同時本發(fā)明制備得到的活性炭具備較大的比表面積，比表面積達到2100m2/g以上；拓寬了活性炭的應用范圍。
具體實施方式
實施例1
步驟(1)：將蔗糖和PTFE乳液按照質(zhì)量比為40:1混合，并于60℃下攪拌60min充分混合；將混合后的物料進行干燥，其中干燥溫度為80℃，干燥時間為60min；得到物料一；
步驟(2)：將步驟(1)得到的物料一置于高溫爐中，并在氮氣氣氛下高溫碳化0.5h，其中高溫碳化的溫度為400℃；得到物料二；
步驟(3)：向步驟(2)得到的物料二中加入KOH溶液均勻混合，其中物料二與KOH的質(zhì)量比為1:1；再放入烘箱中于80℃下干燥60min后，將干燥后的物料放入高溫爐中，在惰性氣氛的保護下高溫活化，其中高溫活化的溫度為850℃，高溫活化的時間為0.5h；得到物料三；
步驟(4)：向物料三中加入1.5M的鹽酸溶液，在常溫下攪拌30min后，再用水洗至中性，并于100℃下干燥10h，得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
實施例2
步驟(1)：將蔗糖和PTFE乳液按照質(zhì)量比為45:1混合，并于65℃下攪拌45min充分混合；將混合后的物料進行干燥，其中干燥溫度為90℃，干燥時間為40min；得到物料一；
步驟(2)：將步驟(1)得到的物料一置于高溫爐中，并在氬氣氣氛下高溫碳化1h，其中高溫碳化的溫度為450℃；得到物料二；
步驟(3)：向步驟(2)得到的物料二中加入KOH溶液均勻混合，其中物料二與KOH的質(zhì)量比為2:1；再放入烘箱中于90℃下干燥45min后，將干燥后的物料放入高溫爐中，在惰性氣氛的保護下高溫活化，其中高溫活化的溫度為900℃，高溫活化的時間為1.5h；得到物料三；
步驟(4)：向物料三中加入2M的鹽酸溶液，在常溫下攪拌40min后，再用水洗至中性，并于100℃下干燥10h，得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
實施例3
步驟(1)：將蔗糖和PTFE乳液按照質(zhì)量比為47:1混合，并于75℃下攪拌45min充分混合；將混合后的物料進行干燥，其中干燥溫度為900℃，干燥時間為40min；得到物料一；
步驟(2)：將步驟(1)得到的物料一置于高溫爐中，并在氬氣氣氛下高溫碳化1h，其中高溫碳化的溫度為450℃；得到物料二；
步驟(3)：向步驟(2)得到的物料二中加入KOH溶液均勻混合，其中物料二與KOH的質(zhì)量比為3:1；再放入烘箱中于90℃下干燥40min后，將干燥后的物料放入高溫爐中，在氬氣氣氛的保護下高溫活化，其中高溫活化的溫度為900℃，高溫活化的時間為2h；得到物料三；
步驟(4)：向物料三中加入3M的鹽酸溶液，在常溫下攪拌40min后，再用水洗至中性，并于100℃下干燥10h，得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
實施例4
步驟(1)：將蔗糖和PTFE乳液按照質(zhì)量比為50:1混合，并于80℃下攪拌30min充分混合；將混合后的物料進行干燥，其中干燥溫度為100℃，干燥時間為30min；得到物料一；
步驟(2)：將步驟(1)得到的物料一置于高溫爐中，并在氮氣氣氛下高溫碳化1.5h，其中高溫碳化的溫度為500℃；得到物料二；
步驟(3)：向步驟(2)得到的物料二中加入KOH溶液均勻混合，其中物料二與KOH的質(zhì)量比為4:1；再放入烘箱中于100℃下干燥30min后，將干燥后的物料放入高溫爐中，在氮氣氣氛的保護下高溫活化，其中高溫活化的溫度為950℃，高溫活化的時間為3h；得到物料三；
步驟(4)：向物料三中加入4M的鹽酸溶液，在常溫下攪拌30min后，再用水洗至中性，并于120℃下干燥5h，得到管道型孔結(jié)構(gòu)的活性炭。
性能檢測：
現(xiàn)將實施例1-實施例4得到的活性炭的性能測定結(jié)果呈現(xiàn)在表1中，從表1中看出本發(fā)明制備得到的活性炭具有管道型孔結(jié)構(gòu)，且主要以微孔和介孔為主，其中介孔孔容達到0.21-0.28cm3/g，微孔孔容為0.28-0.35cm3/g，大孔孔容為0.09-0.15cm3/g；同時本發(fā)明制備得到的活性炭具備較大的比表面積，比表面積達到2100m2/g以上。
表1本發(fā)明制備得到的活性炭的性質(zhì)
本發(fā)明的具體實施方式中未涉及的說明屬于本領(lǐng)域公知技術(shù)，可參考公知技術(shù)加以實施。
本發(fā)明經(jīng)反復試驗驗證，取得了滿意的試用效果。
本發(fā)明的實施方式不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出的各種變化均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。