CN113351163B - 用于分离c6烷烃异构体和c8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂及其制备方法与应用 - Google Patents

用于分离c6烷烃异构体和c8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂及其制备方法与应用。该步骤为：将催化剂加入到去离子水中配置成pH值为2.5‑7的水溶液，然后加入六元环单糖，搅拌混合均匀得到反应液，其中六元环糖与水溶液的质量比为5‑15∶100；将所得反应液在180‑210℃下进行水热反应，反应完成后自然冷却，抽滤保留固体产物，然后水洗干燥，得到糖基水合焦；将所得水合焦在高温炉内惰性气体保护下程序升温至800～1000℃进行热解碳化反应，经程序降温至室温后得到窄微孔碳吸附剂，窄微孔碳吸附剂的孔径为4.8埃米‑6.8埃米。本发明制备的碳吸附剂可分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体。

Description

用于分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂及 其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及埃米级碳分子筛化学技术领域，具体涉及用于分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂及其制备方法与应用。
背景技术
基于不同支链程度的烷烃异构体的分离代表了石化行业中一个关键但具有挑战性的过程。在炼油过程中，轻石脑油馏分（主要包括直链的C6烷烃）经催化异构化生成直链（n-HeX），单支链（3-MP）和双支链（2,2-DMB）的异构体。具有较高支链度的异构体通常具有更高的辛烷值（RON）。例如，3-MP（75）和2,2-DMB（94）的RON远高于其线性异构体正己烷（25）的RON。因此，为了生产具有高RON的汽油，需要从混合物中除去具有低RON的烷烃异构体，并循环回到催化反应器中。C8二甲苯异构体是生产许多重要化学品和聚合物的关键原料，全球每年的产量超过4000万吨。在这些异构体中，对二甲苯（p-X）是大规模生产聚对苯二甲酸乙二醇酯必不可少的单体。到2022年，全球p-X市场收益预计将达到669亿美元。然而，C8二甲苯异构体具有相同的分子式，常规蒸馏方法也不适用于分离沸点差较小的组分（p-X为411.53 K，邻二甲苯o-X为417.59 K）。因此，C8二甲苯同分异构体的分离十分具有挑战性。
吸附分离法是分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的一种有效方法，其具有可在常温常压下操作等优点，吸附剂是吸附分离的关键所在。目前，八面沸石在工业中起着主导作用。然而，这类传统的吸附剂具有较低的分离选择性，需要配合复杂的模拟移动床技术。而且用于沸石吸附剂的脱附再生需要消耗大量的能量。为了节省能源并降低成本，人们努力寻求有潜力的新的分离材料。
目前报道关于分离C6烷烃和C8二甲苯异构体的吸附剂主要有沸石分子筛和金属有机骨架材料（MOFs）。Wang等人报道了仅使用单一吸附剂，钙基微孔金属-有机骨架Ca（H2tcpb）（tcpb = 1,2,4,5-四（4-羧苯基）-苯），就可以表现出对C6烷烃异构体独特的分子筛分能力，其通过温度的变化可以实现不同的分离效果。具体来说，120℃可以完全分离n-HeX和3MP，60℃可以分离3MP和2,2-DMB烷烃异构体。其中，材料骨架的结构柔韧性和客体分子的结构变化在温度控制的分子筛性能中起着至关重要的作用[Wang H, Dong X,Velasco E, et al. One-of-a-kind: a microporous metal–organic frameworkcapable of adsorptive separation of linear, mono- and di-branched alkaneisomers via temperature- and adsorbate-dependent molecular sieving[J]. Energy& Environmental Science, 2018, 11(5):1226-1231.]。此外，2020年，Yu等人报道了铝基MOF材料Al-bttotb（H3bttotb = 4,4'，4″-（苯-1,3,5-三基三（氧））三苯甲酸），其孔径尺寸为0.56 nm，正好介于C6烷烃的3MP（0.55 nm）和2,2-DMB分子（0.62 nm）的动力学直径之间。单组分和多组分吸附实验表明，该材料仅吸附n-HeX和3MP，但完全排斥2,2-DMB异构体，可实现高选择性的筛分分离。吸附等温线测定结果显示对n-HeX和3MP分子的吸附量在常温常压下分别达到151 和94 mg/g [Splitting Mono- and Dibranched Alkane Isomers by aRobust Aluminum-Based Metal–Organic Framework Material with Optimal PoreDimensions[J]. Journal of the American Chemical Society, 2020, 142(15):6925-6929]。2020年，Cui等人通过使用带有旋转阴离子位点的NbOF5 2-金属有机骨架材料NbOFFIVE-bpy-Ni分离二甲苯异构体。具有客体响应纳米空间/位点的ZU-61可以通过几何变形或阴离子位点中氟原子的旋转来适应特定异构体的形状，从而使ZU-61通过多个C–H···F相互作用。ZU-61既显示出较高的间二甲苯吸收能力（3.4 mmol/g）和间二甲苯/对二甲苯的高分离选择性（2.9）。固定床透过实验表明，对二甲苯首先以高纯度（≥99.9％）洗脱，然后是间二甲苯和邻二甲苯。
尽管这些MOFs材料具有优异的分离选择性，但受到骨架稳定性和高生产成本限制，还难以直接工业化使用。分子筛作为一类结构稳定且孔径均一的材料，已用于工业化生产和应用，其同样展现出对C6和C8异构体分离的潜在优势。例如，David等人使用5A分子筛分离C6烷烃异构体，由于其孔径尺寸（0.50 nm）处于n-HeX（0.43nm）和3MP（0.55nm）的动力学直径之间，可以实现两者的筛分分离，固定床透过实验进一步证实了筛分性能，n-HeX一开始就从床层内透过，而3MP接近8分钟后透过，证明其具有较好的动态分离效果。而分子筛的使用仍然具有一定的局限，如吸附容量低，脱附能耗高的问题。
碳吸附剂作为一类成本低，结构稳定且可规模化生产和使用的吸附剂，已经得到人们的广泛认可，但目前研究生产的碳吸附剂，仍然无法投入到C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的分离体系中，因为其面临着孔径分布很宽，对各个同分异构体的特异性识别能力差，从而造成了很低的分离选择性，使最终的气体产物纯度达不到工业目标要求。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有应用所出现的不足，本发明提供了可用于筛分分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的碳吸附剂，本发明的碳吸附剂具有狭窄的孔径分布，可以实现筛分分离的最高选择性，而且生产成本低，再生性能优异，可以工业规模化生产和使用。
第一方面，本申请提供一种用于分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体的碳吸附剂的制备方法，包含以下步骤：
（1）反应液的配制：将催化剂加入到去离子水中配置成pH值为2.5-7的水溶液，然后加入六元环单糖，搅拌混合均匀得到反应液，其中所述六元环糖与所述水溶液的质量比为5-15∶100；
（2）糖基水合焦的合成：将步骤（1）所得所述反应液在180-210℃下进行水热反应，反应完成后自然冷却，抽滤保留固体产物，然后水洗干燥，得到糖基水合焦；
（3）还原热解制孔：将步骤（2）所得所述糖基水合焦在高温炉内惰性气体保护下程序升温至800~1000℃进行热解碳化反应，经程序降温至室温后得到窄微孔碳吸附剂，所述窄微孔碳吸附剂的孔径为4.8埃米-6.8埃米。
优选的，所述六元环糖与所述水溶液的质量比为8-12∶100。更优选的，所述六元环糖与所述水溶液的质量比为10∶100。
优选的，步骤（1）中，所述六元环单体为葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖中的至少一种。
优选的，步骤（1）中，所述催化剂为盐酸、磷酸和硫酸中的至少一种。优选的，步骤（1）中，pH值为3-7。
优选的，步骤（2）中，所述水热反应的温度为180~200℃，反应时间为12-18 h。
优选的，步骤（3）中，所述惰性气体为氩气、氮气和氦气中的至少一种。
优选的，步骤（3）中，所述程序升温的升温速率为5-15 ℃/min，反应的时间为1-3h，所述程序降温的降温速率为5-15 ℃/min。优选的，步骤（3）中，所述程序升温的升温速率为5℃/min，反应的时间为1-3 h，所述程序降温的降温速率为5℃/min。
第二方面，本申请提供一种由上述任一项所述的制备方法制得的一种窄孔径分布的微孔碳吸附剂。
第三方面，本申请提供一种窄孔径分布的微孔碳吸附剂的应用，用于分离C6烷烃异构体和C8二甲苯异构体。
优选的，所述C6烷烃异构体包括正己烷、3-甲基戊烷和2，2-二甲基丁烷，所述窄微孔碳吸附剂的孔径为5.0埃米-5.5埃米。
优选的，所述C8二甲苯异构体包括对二甲苯和邻二甲苯；所述窄微孔碳吸附剂的孔径为5.8埃米-6.8埃米。
本申请的有益效果：本申请提出一种可用于筛分分离C6烷烃异构体和C8二甲苯同分异构体的碳吸附剂，这种碳材料的筛分分离性能鲜有报道，它是以价格低廉的六元环单体糖为原料，通过少量的酸性催化剂来调节水热反应液的pH值，从而对水热反应起到不同程度的催化作用，再结合温度的优化调控，制备出对C6烷烃异构体和C8二甲苯同分异构体具备筛分分离性能的高选择性吸附剂。同时，该材料兼具稳定性能好，成本低，再生性能好等工业所需的要求，是一种十分有潜力的可工业规模化应用的高性能吸附剂。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本申请制备的对C6烷烃异构体和C8二甲苯同分异构体具备筛分分离性能的吸附材料，与MOFs材料相比，具有结构稳定和价格低廉的优势。与分子筛相比，具有再生能耗低，吸附量佳的特点；与常规工业应用的碳材料相比，具有分离选择性能高的优点，使本发明的窄微孔碳吸附剂具有非常好的工业应用前景。
附图说明
图1 实施例1所制备得到的窄微孔碳吸附材料的N2吸脱附等温线（77K）和孔径分布图。
图2实施例2所制备得到的窄微孔碳吸附材料对CO2的吸脱附等温线（273 K）。
图3实施例1所制备得到的窄微孔碳吸附材料对C8二甲苯异构体的吸附等温线（298 K）。
图4实施例2所制备得到的窄微孔碳吸附材料对C6烷烃异构体的吸脱附等温线（298K）。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
实施例1
（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入10 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为5.8 Å -6.8Å（超过70%）的碳吸附剂，记为样品1#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试。
实施例2
（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入10 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.0 Å -5.5 Å（超过75%）的碳吸附剂，记为样品2#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试。
本发明采用美国ASAP2460分析仪并结合密度泛函理论模型（DFT）来表征碳吸附剂的孔径分布。图1为实施例1中所制备材料在77 K（液氮温度）下对N2的吸脱附等温线，曲线呈现典型的I型等温线模型，且不存在回滞环，证明其具有丰富且较为均一的微孔结构。孔径分布进一步证明其微孔结构主要分布为5.8 Å-6.8 Å（超过70%）的范围内。
本发明采用美国ASAP2020分析仪测定材料在273 K下对CO2的吸脱附等温线，结合比表面积计算的四个标准，从而得到本发明所制备的碳吸附剂在微孔范围内的比表面积。如图2所示为实施例2中所制备材料对CO2的吸脱附等温线，计算得到的微孔比表面积为451.7 m2/g。
本发明采用北京贝士德仪器公司测定材料对C8二甲苯异构体的蒸汽吸附等温线。
图3是实施例1碳吸附剂在298 K下对C8二甲苯两种同分异构体的气相吸附等温线。等温线结果显示，实施例1中的碳吸附剂，可以表现出只吸附对二甲苯（p-X），而不吸附邻二甲苯（o-X）。对p-X的吸附量在常温下可以达到71.3 mg/g（其中，1mg/g是指每克碳吸附剂吸附1mg目标物），而对o-X的吸附量仅为14.7 mg/g，而此筛分分离效果归于吸附剂的孔径大小主要分布为5.8 Å-6.8Å的范围内，刚好介于p-X 5.8 Å和o-X 6.8 Å的动力学直径之间，从而可以实现最高的筛分分离选择性。
本发明采用ASAP2020分析仪测定材料对C6烷烃异构体的蒸汽吸附等温线。图4是实施例2碳吸附剂在298 K下对C6烷烃三种同分异构体的气相吸附等温线。结果显示，由于孔径尺寸主要分布为5.0 Å -5.5Å的范围（超过75%），因此，该材料对动力学直径为4.3 Å的直链分子（正己烷：n-HeX）吸附量达到 91.3 mg/g，且在低压区线性趋势较陡，证明是碳吸附剂中的微孔吸附效应。材料对更大尺寸的单支链（3-甲基戊烷：3-MP，动力学直径：5.5 Å）和双支链分子（2，2-二甲基丁烷：2，2-DMB，动力学直径：6.2 Å）有排斥效应，吸附量为 17.9mg/g和16.1 mg/g，更重要的是，材料在低压区对两种含支链的客体分子几乎没有吸附效果，从而证明是窄微孔起到的分子筛分效果。
实施例3
（1）将0.054 μL浓硫酸加入100ml 去离子水中，配置成pH值为5的水溶液，然后加入10 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在200℃下进行水热反应12h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至900℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.0 Å -5.5 Å（超过60%）的碳吸附剂，记为样品3#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，可对直链分子（正己烷：n-HeX，动力学直径：4.3 Å）具有较好的吸附效果，对单支链分子（3-甲基戊烷：3-MP，动力学直径：5.5 Å）双支链分子（2，2-二甲基丁烷：2，2-DMB，动力学直径：6.2 Å）吸附较差，对n-HeX的吸附量为82.7 mg/g，对3-MP的吸附量为28.7 mg/g，对2，2-DMB的吸附量为24.2 mg/g。
实施例4
（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入8g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为6.0-7.0Å（超过65 %）的碳吸附剂，记为样品4#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试，对邻二甲苯（o-X）的吸附量为30.1 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为79.6 mg/g。
实施例5
（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入8 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.0-5.8 Å（超过60 %）的碳吸附剂，记为样品5#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为91.6 mg/g，对3-MP的吸附量为31.1mg/g，对2，2-DMB的吸附量为28.5 mg/g。
实施例6
（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入10g果糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为5.6-6.8Å（超过65 %）的碳吸附剂，记为样品6#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试，对邻二甲苯（o-X）的吸附量为19.2 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为73.6 mg/g。
实施例7
（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入10 g半乳糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.0-5.5 Å（超过70 %）的碳吸附剂，记为样品7#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为90.8 mg/g，对3-MP的吸附量为18.2mg/g，对2，2-DMB的吸附量为16.9 mg/g。
为了说明本申请的优异性，本申请还做了如下对比例。
对比例1
与实施例1相比，pH值为2。（1）将54 μL浓硫酸加入100ml 去离子水中，配置成pH值为2的水溶液，然后加入10 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为4.8 Å -5.0 Å（超过60%）的碳吸附剂，记为样品8#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试。对邻二甲苯（o-X）的吸附量为2.9 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为16.4 mg/g，这说明对C8烷烃异构体的分离效果不如实施例1。
对比例2
与实施例1相比，pH值为9。（1）将0.04 mgNaOH加入100ml 去离子水中，配置成pH值为9的水溶液，然后加入10 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为6.5 Å -7.2 Å（超过50%）的碳吸附剂，记为样品9#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试。对邻二甲苯（o-X）的吸附量为43.1 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为74.4 mg/g，这说明对C8烷烃异构体的分离效果不如实施例1。
对比例3
与实施例1相比，葡萄糖用量变少。（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入2g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为6.5-7.5 Å（超过40 %）的碳吸附剂，记为样品10#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试，对邻二甲苯（o-X）的吸附量为52.9 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为73.4 mg/g，这说明对C8烷烃异构体的分离效果不如实施例1。
对比例4
与实施例1相比，葡萄糖用量变多。（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入18g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为5.2-6.0 Å（超过45 %）的碳吸附剂，记为样品11#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试，对邻二甲苯（o-X）的吸附量为10.7 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为23.4 mg/g，这说明对C8烷烃异构体的分离效果不如实施例1。
对比例5
与实施例1相比，在步骤（2）中还原热解反应的温度为700℃。（1）将100 ml 中性的去离子水中，加入10g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至700℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径分布为6.5-7.5 Å（超过40 %）的碳吸附剂，记为样品12#，最后再进行C8芳烃异构体的蒸汽吸附测试，对邻二甲苯（o-X）的吸附量为49.3 mg/g，对二甲苯（p-X）的吸附量为67.7 mg/g，这说明对C8烷烃异构体的分离效果不如实施例1。
对比例6
与实施例2相比，葡萄糖用量变少。（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入2 g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.3-6.0 Å（超过42 %）的碳吸附剂，记为样品13#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为77.5 mg/g，对3-MP的吸附量为46.7mg/g，对2，2-DMB的吸附量为36.6 mg/g，这说明对C6烷烃异构体的分离效果不如实施例2。
对比例7
与实施例2相比，葡萄糖用量变多。（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入18g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至800℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为4.6-5.0 Å（超过50 %）的碳吸附剂，记为样品14#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为42.4 mg/g，对3-MP的吸附量为25.3mg/g，对2，2-DMB的吸附量为22.4 mg/g，这说明对C6烷烃异构体的分离效果不如实施例2。
对比例8
与实施例2相比，在步骤（2）中还原热解反应的温度为700℃。（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入10g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至700℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为5.2-6.0 Å（超过45 %）的碳吸附剂，记为样品15#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为80.9 mg/g，对3-MP的吸附量为43.5mg/g，对2，2-DMB的吸附量为36.1 mg/g，这说明对C6烷烃异构体的分离效果不如实施例2。
对比例9
与实施例2相比，在步骤（2）中还原热解反应的温度为1100℃。（1）将8.33 μL浓盐酸加入100 ml 去离子水中，配置成pH值为3的水溶液，然后加入10g葡萄糖充分混合均匀。然后将反应液转移到反应釜的密闭环境下，在190℃下进行水热反应14 h，将得到的固体水合焦用去离子水充分清洗。
（2）将水合焦干燥之后置于瓷舟中，然后放入高温炉中经N2气氛保护，以5 ℃/min的升温速度升至1100℃后进行还原热解反应2 h，然后再以5 ℃/min的降温速度降温至室温，得到本发明中微孔孔径为4.0-4.5 Å（超过75%）的碳吸附剂，记为样品16#，最后再进行C6烷烃异构体的蒸汽吸附测试，对n-HeX的吸附量为16.1 mg/g，对3-MP的吸附量为14.4mg/g，对2，2-DMB的吸附量为13.5 mg/g，这说明对C6烷烃异构体的分离效果不如实施例2。

Claims (2)

1.一种用于分离C6烷烃异构体的微孔碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)反应液的配制：将催化剂加入到去离子水中配置成pH值为3-5的水溶液，然后加入六元环单糖，搅拌混合均匀得到反应液，其中所述六元环单糖与所述水溶液的质量比为（5-15）∶100；
(2)糖基水合焦的合成：将步骤(1)所得反应液在180-210℃下进行水热反应，反应完成后自然冷却，抽滤保留固体产物，然后水洗干燥，得到糖基水合焦；
(3)还原热解制孔：将步骤(2)所得的糖基水合焦在高温炉内惰性气体保护下程序升温至800～1000℃进行热解碳化反应，经程序降温至室温后得到微孔碳吸附剂，所述微孔碳吸附剂的孔径为5.0埃米-5.5埃米，所述C6烷烃异构体包括正己烷、3-甲基戊烷和2，2-二甲基丁烷；所述微孔碳吸附剂用于分离正己烷、3-甲基戊烷和2，2-二甲基丁烷；
步骤(1)中，所述六元环单糖为葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖中的一种以上；
步骤(1)中，所述催化剂为盐酸、磷酸和硫酸中的一种以上；
步骤(2)中，所述水热反应时间为12-18h；
步骤(3)中，所述惰性气体为氩气、氮气和氦气中的一种以上；
步骤(3)中，所述程序升温的升温速率为5-15℃/min，热解碳化反应的时间为1-3h，所述程序降温的降温速率为5-15℃/min。
2.一种用于分离C8二甲苯异构体的微孔碳吸附剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)反应液的配制：在中性的去离子水中加入六元环单糖，搅拌混合均匀得到反应液，其中所述六元环单糖与所述去离子水的质量比为（5-15）∶100；
(2)糖基水合焦的合成：将步骤(1)所得反应液在180-210℃下进行水热反应，反应完成后自然冷却，抽滤保留固体产物，然后水洗干燥，得到糖基水合焦；
(3)还原热解制孔：将步骤(2)所得的糖基水合焦在高温炉内惰性气体保护下程序升温至800～1000℃进行热解碳化反应，经程序降温至室温后得到微孔碳吸附剂，所述微孔碳吸附剂的孔径为5.8埃米-6.8埃米，所述C8二甲苯异构体包括对二甲苯和邻二甲苯，所述微孔碳吸附剂用于分离对二甲苯和邻二甲苯；
步骤(1)中，所述六元环单糖为葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖中的一种以上；
步骤(2)中，所述水热反应时间为12-18h；
步骤(3)中，所述惰性气体为氩气、氮气和氦气中的一种以上；
步骤(3)中，所述程序升温的升温速率为5-15℃/min，热解碳化反应的时间为1-3h，所述程序降温的降温速率为5-15℃/min。
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