精細(xì)除油碳材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種精細(xì)除油碳材料及其在鎳電解液中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 采用具有高比表面積、高吸附性能及油水兩親性的多孔惰性材料進(jìn)行精細(xì)凈化除 去電解液中的微量油份，是解決冶金行業(yè)中電解液含有機(jī)物導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降的有效途 徑。有機(jī)物在電解槽中不斷富集會(huì)影響電解過程中的電流效率，導(dǎo)致電解鎳板表面晶核形 成受阻，產(chǎn)生氣孔，直接影響電解鎳產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。由樹脂制備兩親性多孔碳材料并進(jìn)行 表面化學(xué)修飾，由于這種材料比表面積大、親油性好且具有一定的親水性而有利于材料的 潤(rùn)濕，增大了材料與油份的接觸面積。因此，可作為一種精細(xì)凈化除油材料在電解、電鍍行 業(yè)或類似情況下使用，以降低液體中有機(jī)物質(zhì)含量，提高電解鎳及電鍍產(chǎn)品質(zhì)量，具有實(shí)際 的應(yīng)用價(jià)值和很大的市場(chǎng)潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種精細(xì)除油碳材料及其在鎳電解液中的應(yīng)用。該材料為 表面含羥基的碳材料，呈多孔球狀，粒徑在0. 5~1. 8_，以甲醛、苯酚為原料、鹽酸為催化劑、 聚乙烯醇為分散劑、六次甲基四胺為固化劑、雙氧水為氧化劑經(jīng)過懸浮聚合、高溫煅燒最后 氧化制備得到，在20°C ~100°C具有較快的吸油速率、良好的除油深度和保油性能。
[0004] 一種精細(xì)除油碳材料，其特征在于該材料通過以下步驟制備得到： 1) 將甲醛、苯酚、鹽酸在80~90°C攪拌加熱50~80分鐘，加入聚乙烯醇，保持溫度在 80~90°C下回流攪拌40~60分鐘，再加入六次甲基四胺，反應(yīng)30~50分鐘即形成酚醛樹脂小 球；待反應(yīng)體系冷卻至室溫后將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中干燥； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在600~800°C下絕氧炭化1~2小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻 至室溫取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用雙氧水在50~70°C下氧化6~8小時(shí)，60~90°C干燥3~5小時(shí) 即得精細(xì)除油碳材料。
[0005] 所述甲醛、苯酚和鹽酸的質(zhì)量比為70~90 : 100 : 1~2。
[0006] 所述聚乙烯醇、六次甲基四胺的加入量均為甲醛和苯酚總質(zhì)量的7%。
[0007] 所述步驟1)干燥的條件：溫度100~150°C、時(shí)間5~8小時(shí)。
[0008] 所述雙氧水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%~15%。
[0009] 所述甲醛溶液的質(zhì)量濃度為38%，鹽酸的質(zhì)量濃度為35. 5%，苯酚、聚乙烯醇和六 次甲基四胺的純度均大于等于95. 0%。
[0010] 用上述碳材料裝填柱子，將含油量為l〇〇mg/L的硫酸鎳溶液以每小時(shí)3倍柱體積 的流速通過柱子進(jìn)行除油實(shí)驗(yàn)。
[0011] 本發(fā)明所述材料在20°C ~100°C具有較快的吸油速率、良好的除油深度和保油性 能。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例1 : 1) 按質(zhì)量比甲醛：苯酚：鹽酸=70 : 100 : 1加入裝有回流冷凝管的反應(yīng)器中，在 80°C下，回流攪拌50分鐘，加入原料總質(zhì)量7%的聚乙烯醇，保持溫度在80°C下回流攪拌 40分鐘，再加入原料總質(zhì)量7%的六次甲基四胺，反應(yīng)30分鐘即形成酚醛樹脂小球；待反應(yīng) 體系冷卻至室溫后，將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中在l〇〇°C下干燥5小時(shí)，備 用； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在600°C下絕氧炭化1小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻至室溫 取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒備用； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用5%雙氧水在50°C下氧化6小時(shí)，60°C干燥3小時(shí)即得除 油碳材料。
[0013] 用上述碳材料裝填柱子，將含油量為l〇〇mg/L的硫酸鎳溶液以每小時(shí)3倍柱體積 的流速通過柱子進(jìn)行除油實(shí)驗(yàn)。
[0014] 材料性能如下表1所示。
[0015] 表1實(shí)施例1所述材料的孔徑分布和羥基含量
實(shí)施例2 : 1) 按質(zhì)量比甲醛：苯酚：鹽酸=80 : 100 : 1.5加入裝有回流冷凝管的反應(yīng)器中，在 90°C下，回流攪拌60分鐘，加入原料總質(zhì)量7%的聚乙烯醇，保持溫度在90°C下回流攪拌 50分鐘，再加入原料總質(zhì)量7%的六次甲基四胺，反應(yīng)40分鐘即形成酚醛樹脂小球；待反應(yīng) 體系冷卻至室溫后，將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中在130°C下干燥4小時(shí)，備 用； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在700°C下絕氧炭化2小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻至室溫 取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒備用； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用10%雙氧水在60°C下氧化7小時(shí)，70°C干燥4小時(shí)即得除 油碳材料。
[0016] 用上述碳材料裝填柱子，將含油量為l〇〇mg/L的硫酸鎳溶液以每小時(shí)3倍柱體積 的流速通過柱子進(jìn)行除油實(shí)驗(yàn)。
[0017] 材料性能如下表2所示。
[0018] 表2實(shí)施例2所述材料的孔徑分布和羥基含量
實(shí)施例3 : 1) 按質(zhì)量比甲醛：苯酚：鹽酸=90 : 100 : 1.5加入裝有回流冷凝管的反應(yīng)器中，在 80°C下，回流攪拌80分鐘，加入原料總質(zhì)量7%的聚乙烯醇，保持溫度在90°C下回流攪拌 60分鐘，再加入原料總質(zhì)量7%的六次甲基四胺，反應(yīng)50分鐘即形成酚醛樹脂小球；待反應(yīng) 體系冷卻至室溫后，將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中在150°C下干燥8小時(shí)，備 用； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在800°C下絕氧炭化1小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻至室溫 取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒備用； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用15%雙氧水在70°C下氧化8小時(shí)，90°C干燥5小時(shí)即可得 到除油碳材料。
[0019] 用上述碳材料裝填柱子，將含油量為l〇〇mg/L的硫酸鎳溶液以每小時(shí)3倍柱體積 的流速通過柱子進(jìn)行除油實(shí)驗(yàn)。
[0020] 材料性能如下表3所示。
[0021] 表3實(shí)施例3所述材料的孔徑分布和羥基含量
實(shí)施例4 : 1) 按質(zhì)量比甲醛：苯酚：鹽酸=90 : 100 : 2加入裝有回流冷凝管的反應(yīng)器中，在 80°C下，回流攪拌70分鐘，加入原料總質(zhì)量7%的聚乙烯醇，保持溫度在80°C下回流攪拌70 分鐘，再加入原料總質(zhì)量7%的六次甲基四胺，反應(yīng)30分鐘即形成酚醛樹脂小球；待反應(yīng)體 系冷卻至室溫后，將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中在150°C下干燥6小時(shí)，備 用； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在700°C下絕氧炭化1小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻至室溫 取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒備用； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用10%雙氧水在60°C下氧化8小時(shí)，70°C干燥3小時(shí)即可 得到除油碳材料。
[0022] 用上述碳材料裝填柱子，將含油量為100mg/L的硫酸鎳溶液以每小時(shí)3倍柱體積 的流速通過柱子進(jìn)行除油實(shí)驗(yàn)。
[0023] 材料性能如下表4所示。
[0024] 表4實(shí)施例4所述材料的孔徑分布和羥基含量
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種精細(xì)除油碳材料，其特征在于該材料通過以下步驟制備得到： 1) 將甲醛、苯酚、鹽酸在80~90°C攪拌加熱50~80分鐘，加入聚乙烯醇，保持溫度在 80~90°C下回流攪拌40~60分鐘，再加入六次甲基四胺，反應(yīng)30~50分鐘即形成酚醛樹脂小 球；待反應(yīng)體系冷卻至室溫后將產(chǎn)物倒出，經(jīng)過濾、水洗，轉(zhuǎn)移至馬弗爐中干燥； 2) 將干燥好的酚醛樹脂小球在600~800°C下絕氧炭化1~2小時(shí)，保溫結(jié)束后，自然冷卻 至室溫取出產(chǎn)品，得到多孔碳顆粒； 3) 將干燥好的多孔碳顆粒用雙氧水在50~70°C下氧化6~8小時(shí)，60~90°C干燥3~5小時(shí) 即得精細(xì)除油碳材料。2. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于所述甲醛、苯酚和鹽酸的質(zhì)量比為 70-90 ： 100 ： 1~2〇3. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于所述聚乙烯醇、六次甲基四胺的加入量均 為甲醛和苯酚總質(zhì)量的7%。4. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于所述步驟1)干燥的條件：溫度100~150°C、 時(shí)間5~8小時(shí)。5. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于所述雙氧水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5°/d5%。6. 如權(quán)利要求1所述的碳材料，其特征在于所述甲醛溶液的質(zhì)量濃度為38%，鹽酸的質(zhì) 量濃度為35. 5%，苯酚、聚乙烯醇和六次甲基四胺的純度均大于等于95. 0%。7. 如權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述碳材料在鎳電解液中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種精細(xì)除油碳材料，該材料為表面含羥基的碳材料，呈多孔球狀，粒徑在0.5~1.8mm，以甲醛、苯酚為原料、鹽酸為催化劑、聚乙烯醇為分散劑、六次甲基四胺為固化劑、雙氧水為氧化劑經(jīng)過懸浮聚合、高溫煅燒最后氧化制備得到，在20℃~100℃具有較快的吸油速率、良好的除油深度和保油性能。本發(fā)明還公開了該材料在鎳電解液中的應(yīng)用。
【IPC分類】C25C1/08, C25C7/06
【公開號(hào)】CN104947144
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510310801
【發(fā)明人】郭勇, 李亦婧, 鄭軍福, 趙重, 盧建波, 張曉明, 章毅, 金巖
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年6月9日