一種碳分子篩的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分子篩制備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種碳分子篩的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳分子篩(carbon molecular sieves，CMS)是一種綠色新型吸附劑，是工程界首選的變壓吸附(簡稱P.S.A)空分富氮吸附劑，廣泛應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)、石油天然氣工業(yè)、電子工業(yè)、食品工業(yè)、煤炭工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、電纜行業(yè)、金屬熱處理、運(yùn)輸及儲(chǔ)存等領(lǐng)域。
[0003]目前，碳分子篩的制備方法有碳化法、氣體活化法及碳沉積法三種，碳化法是最基礎(chǔ)的制備方法，該方法將含碳的原料置于惰性氣體中，以適當(dāng)?shù)臒峤鈼l件得到碳分子篩，但是該法對原料要求較高，只適用于高揮發(fā)分原料，成本極高，產(chǎn)量低。
[0004]氣體活化法是將含碳原料在活性介質(zhì)中加熱平緩處理，該法適用于氣孔率低，揮發(fā)分低或氣孔率高，但孔隙率小的含碳原料。
[0005]碳沉積法是在高溫下將烴類蒸汽通過多孔碳原料中或?qū)⒍嗫滋刻荚辖跓N類或高分子調(diào)孔劑中，然后在高溫或低熱下熱處理。該方法適用廣泛，但是該法存在孔隙不均勻，調(diào)孔劑殘留污染等問題。
[0006]核桃殼、栗子殼等殼類物質(zhì)作為干果銷售廢料，質(zhì)地緊實(shí)，不易腐爛降解，果殼難以回收利用，造成大量的資源浪費(fèi)及堆積污染，因此，避免殼類物質(zhì)的浪費(fèi)，生產(chǎn)附加值高的產(chǎn)品，可以有效處理固體廢棄物，變廢為寶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種碳分子篩的制備方法。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種碳分子篩的制備方法，包括以下步驟:
(1)原料粉的制備:殼類處理:將核桃殼、栗子殼進(jìn)行干燥、磨粉處理后得到粉狀殼類復(fù)合物a;
聚偏氯乙烯樹脂處理:將聚偏氯乙烯樹脂進(jìn)行干餾、球磨處理后得到粉狀聚偏氯乙烯樹脂b ；
(2)成型:將步驟(1)中所得原料粉a、b、粘結(jié)劑和水?dāng)嚢杈鶆?，放入油壓機(jī)中擠壓得到圓柱狀粒子;然后將所述圓柱狀粒子置于干燥箱中干燥至恒重得到干燥圓柱狀粒子c;
(3)碳化:將步驟(2)中所得c置入水平轉(zhuǎn)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫至680-750°C進(jìn)行碳化，得到碳化后的物料d;
(4)碳沉積:將步驟(3)所得d和甘油置入超臨界二氧化碳沉積反應(yīng)釜中，通二氧化碳2min后升溫至40-50°C，同時(shí)打開柱塞栗對超臨界二氧化碳沉積反應(yīng)釜進(jìn)行加壓，壓力達(dá)到8-9Mpa，恒溫恒壓10_25min后放氣至常壓，得到直徑為1.5_1.8mm，長度為3.8-4.5mm的圓柱形復(fù)合殼類聚偏氯乙烯碳分子篩。
[0009]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(1)中所述核桃殼、栗子殼的質(zhì)量比為7:3。
[0010]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(1)中所述粉狀殼類復(fù)合物和粉狀聚偏氯乙稀樹脂粒徑為3μηι。
[0011]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(2)中所述粘結(jié)劑按質(zhì)量百分比包括85-95%的焦油、3-5%聚乙烯醇、0-15%的淀粉。
[0012]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，所述粉狀殼類復(fù)合物、聚偏氯乙烯樹脂、粘結(jié)劑、水的質(zhì)量比為8:1.8-2.5:1:1.8-2。
[0013]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(2)中所述圓柱狀粒子于干燥箱中的干燥溫度為200-250°C，干燥時(shí)間為1.5-2h。
[0014]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(3)中所述碳化步驟升溫過程分為兩個(gè)階段:第一階段升溫速度為1 l°C/min，升溫至450°C后進(jìn)入第二階段，第二階段升溫速度為5°C/min，升溫至680-750°C，恒溫 45_55min。
[0015]本發(fā)明所述碳分子篩的制備方法中，步驟(4)所述甘油和物料d的體積質(zhì)量比為
10ml/100go
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明采用常見農(nóng)業(yè)廢棄原料核桃殼、栗子殼作為碳源，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)資源的利用，增加了農(nóng)業(yè)收入，減少了環(huán)境污染，降低了原料成本。
[0017](2)本發(fā)明所提供的方法將傳統(tǒng)方法中常用的酚醛樹脂原料改為聚偏氯乙烯樹月旨，聚偏氯乙烯樹脂除了具有樹脂的一般性能外，還具有優(yōu)良的隔氧、防潮、防霉性能，可直接與食品進(jìn)行接觸，擴(kuò)大了碳分子篩在食品行業(yè)的應(yīng)用范圍，尤其是高標(biāo)準(zhǔn)的食品保鮮行業(yè)。
[0018](3)本發(fā)明將碳沉積步驟中使用了甘油，棄用了傳統(tǒng)制備過程中使用的毒性較高的烴類化合物，如四氯化碳等，更加綠色環(huán)保，減少了有毒物質(zhì)的排放，降低了生產(chǎn)成本，并且該過程使用超臨界二氧化碳裝置，使反應(yīng)可以均勻徹底的進(jìn)行，所得碳分子篩孔洞細(xì)致均勻，產(chǎn)品性能得到了大幅度提高，總反應(yīng)過程相結(jié)合，能夠節(jié)能40%。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，再不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)附圖獲得其他附圖。
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的碳分子篩制備方法碳沉積步驟設(shè)備圖。
[0021 ]其中，1為超臨界二氧化碳裝置，2為壓力計(jì)，3為溫顯儀，4為恒溫裝置，5為超臨界二氧化碳沉積反應(yīng)釜，6為甘油回收裝置，7為放氣閥。
[0022]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所得碳分子篩掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于所述內(nèi)容。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)用水為自來水，所用化學(xué)試劑均為分析純，試驗(yàn)用二氧化碳純度為99.9%。
[0025]實(shí)施例1
將粉碎的70g核桃殼、30g栗子殼粉碎，干燥至3次稱量重量偏差不超過0.lg，得到粒徑為3μπι的粉狀殼類原料a，將25g聚偏氯乙烯樹脂干餾、球磨處理后得到粒徑為3μπι的粉狀聚偏氯乙稀樹脂b;
將a、b、9g焦油、0.4PVA，0.6g淀粉和22.5g水?dāng)嚢杈?，放入油壓機(jī)中擠壓得到圓柱狀粒子，粒子平均直徑為1.5_，平均長度為4mm，然后將圓柱狀粒子置于干燥箱中，在200°C下干燥1.5h，得到干燥圓柱狀粒子c，將干燥圓柱狀粒子c置入水平轉(zhuǎn)爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下升溫，升溫速度設(shè)置為為1 l°C/min，升溫至450°C后，升溫速度設(shè)置為5°C/min，升溫至700°C，恒溫50min，得到碳化后的物料d;物料d和13.5mL甘油置入超臨界二氧化碳沉積設(shè)備1中，通二氧化碳2min后升溫至45°C，