本發(fā)明涉及碳分子篩的制作方法，尤其涉及一種用油茶殼制作碳分子篩的方法。
背景技術(shù)：
碳分子篩是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型吸附劑，是一種優(yōu)良的非極性碳素材料，制氮碳分子篩(carbonmolecularsieves，cms)用于分離空氣富集氮氣，采用常溫低壓制氮工藝，比傳統(tǒng)的深冷高壓制氮工藝具有投資費用少，產(chǎn)氮速度快、氮氣成本低等優(yōu)點。因此，它是目前工程界首選的變壓吸附(簡稱p.s.a)空分富氮吸附劑，這種氮氣在化學(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、運輸及儲存等方面廣泛應(yīng)用。
碳分子篩是幾乎只含直徑為數(shù)埃的均勻微孔的一種新開支活性碳。這種孔隙特性可以依據(jù)其孔隙大小和要吸附氣體的分子大小及形狀來賦與制氮碳分子篩選擇吸附性能。利用這種特征，制氮碳分子篩被廣泛用于各種氣體分離過程?？捎糜谥苽涮挤肿雍Y的原料非常廣泛，從天然產(chǎn)物到高分子聚合物都可以用來制造碳分子篩。其中最主要的三種是煤、木材、果殼。目前也有用椰殼作為原料制備碳分子篩的公開，比如公開號為“cn101010257a”的中國專利公開了一種利用椰殼作為原料制備碳分子篩、且該碳分子篩用于氮氣分離的方法。但是，上述椰殼作為原料制備碳分子篩的方法較為粗糙、使用效果并不理想。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，具體方案如下：
一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃～100℃的條件下干燥2～5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05~0.1∶0.1~0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10～40mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮氣的保護(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到500℃～550℃后保持3～8h；
4）碳化處理，對旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行加熱、減壓和流動氮氣保護(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到850℃～860℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動氮氣保護(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮氣保護(hù)；整個過程時間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行降溫、加壓和氮氣保護(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個過程時間為2～3h；然后在氮氣保護(hù)下自然降溫到室溫。
進(jìn)一步的，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃～100℃的條件下干燥2～5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05~0.1∶0.1~0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10～40mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥7h，制得半成品物料；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮氣的保護(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到530℃后保持5h；
4）碳化處理，對旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行加熱、減壓和流動氮氣保護(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到855℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動氮氣保護(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮氣保護(hù)；整個過程時間為5h；
5）降溫保護(hù)，將旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行降溫、加壓和氮氣保護(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個過程時間為2.5h；然后在氮氣保護(hù)下自然降溫到室溫。
進(jìn)一步的，所述的粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種。
進(jìn)一步的，所述的助劑為貝殼粉，所述貝殼粉為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的生產(chǎn)原料成本低，其工藝簡單，生產(chǎn)周期短，污染小，生產(chǎn)效率高；同時加入的助劑貝殼粉還有大量的碳酸鈣和少量的甲殼素，其在850℃～860℃碳化處理溫度下，貝殼粉中的碳酸鈣開始分解氧化鈣和二氧化碳?xì)怏w，加上在碳化處理前的預(yù)處理步驟，使得制成的碳分子篩的孔增多，并且孔徑更加均勻，細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。同時，該溫度下的貝殼粉未完全分解，其含有的甲殼素等物質(zhì)能夠增加該碳分子篩吸附甲醛等氣體的吸附能力。本發(fā)明的碳化預(yù)處理～碳化處理～降溫保護(hù)的工藝設(shè)計，保證了碳分子篩孔徑均勻，并且有效避免了該分子篩出現(xiàn)內(nèi)部或表面出現(xiàn)裂痕現(xiàn)象。保證了該碳分子篩成品率。
具體實施方式
下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
實施例1
本實施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在100℃的條件下干燥2h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.05∶0.1的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為10mpa，成型后在60℃～120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；所述的粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種；所述的助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮氣的保護(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到500℃后保持3～8h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動氮氣保護(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到850℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動氮氣保護(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮氣保護(hù)；整個過程時間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮氣保護(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個過程時間為2h；然后在氮氣保護(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過檢測，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。
實施例2
本實施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在70℃條件下干燥5h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.1∶0.2的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為40mpa，成型后在120℃條件下干燥2～10h，制得半成品物料；所述粘結(jié)劑為丙烯酰胺、聚乙烯醇、羧甲基纖維素中的至少一種；所述助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮氣的保護(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到550℃后保持3～8h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動氮氣保護(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到860℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動氮氣保護(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮氣保護(hù)；整個過程時間為3～6h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮氣保護(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個過程時間為3h；然后在氮氣保護(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過檢測，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。
實施例3
本實施例是一種用油茶殼制作碳分子篩的方法，包括以下步驟：
1）油茶殼在80℃條件下干燥4h，然后粉碎成直徑為10～20μm的油茶殼顆粒；
2）將油茶殼與粘結(jié)劑、助劑按照質(zhì)量比為1∶0.07∶0.15的比例混合，然后擠壓成型，成型壓力為30mpa，成型后在80℃條件下干燥7h，制得半成品物料；所述粘結(jié)劑為等質(zhì)量的聚乙烯醇和羧甲基纖維素；所述的助劑為未經(jīng)煅燒的貝殼打磨而成的粉末；
3）碳化預(yù)處理，將半成品物料裝入旋轉(zhuǎn)式熱處理爐進(jìn)行碳化預(yù)處理，在氮氣的保護(hù)下，控制升溫速率5℃/min，溫度升高到530℃后保持5h；
4）碳化處理，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行加熱、減壓和流動氮氣保護(hù)，加熱為：控制升溫速率15℃/min，升溫到855℃后保持該溫度不變；減壓為：控制減壓速率0.05mpa/min，減壓到0.2mpa，流動氮氣保護(hù)為：純度為99.5%、流量15～30ml/min的氮氣保護(hù)；整個過程時間為5h；
5）降溫保護(hù)，將物料在旋轉(zhuǎn)式熱處理爐里進(jìn)行降溫、加壓和氮氣保護(hù)，降溫為：控制降溫速率20℃/min，降溫到300℃；加壓為：控制加壓速率0.05mpa/min，加壓到1mpa；整個過程時間為2.5h；然后在氮氣保護(hù)下自然降溫到室溫。
經(jīng)過檢測，該碳分子篩的細(xì)孔容積是0.2~0.4cm3/g，產(chǎn)品的比表面積增加，達(dá)到2000～3000m2/g，對o2/ch4和n2/ch4的分離系數(shù)分別≥6。