CN117563559B - 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法 - Google Patents

一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117563559B
CN117563559B CN202410068585.4A CN202410068585A CN117563559B CN 117563559 B CN117563559 B CN 117563559B CN 202410068585 A CN202410068585 A CN 202410068585A CN 117563559 B CN117563559 B CN 117563559B
Authority
CN
China
Prior art keywords
biochar
temperature
drying
biomass
active carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202410068585.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117563559A (zh
Inventor
李佳佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mulinsen Activated Carbon Jiangsu Co ltd
Original Assignee
Mulinsen Activated Carbon Jiangsu Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mulinsen Activated Carbon Jiangsu Co ltd filed Critical Mulinsen Activated Carbon Jiangsu Co ltd
Priority to CN202410068585.4A priority Critical patent/CN117563559B/zh
Publication of CN117563559A publication Critical patent/CN117563559A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117563559B publication Critical patent/CN117563559B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28064—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 500-1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28066—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being more than 1000 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28069—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume
    • B01J20/28073—Pore volume, e.g. total pore volume, mesopore volume, micropore volume being in the range 0.5-1.0 ml/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/20—Capture or disposal of greenhouse gases of methane

Abstract

本发明公开了一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1、预处理生物质微粉的制备；S2、改性生物质粉末的制备；S3、生物炭的制备；S4、成型生物炭的制备；S5、应用于石化行业的活性炭的制备。本发明提供的应用于石化行业的活性炭，通过特定的步骤，改善了活性炭的孔结构和比表面积，提高了活性炭对气体的吸附能力，同时通过化学方法将活性炭与纳米氮化硼进行连接，有仅提高了活性炭的导热性能，同时提高了活性炭在高温下的力学性能，使活性炭在应用于石化行业中吸附气体时更加的安全、平稳、高效，具有良好的应用前景。

Description

一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法。
背景技术
挥发性有机化合物是印刷、石化、电子、油漆涂料和制药等行业的主要污染物，未经处理大量排放不仅会造成环境污染还会严重危害人体健康。目前对有机废气处理方法主要有吸附法、催化燃烧绕法、生物法、等离子法、热力燃烧法等，但由于不同行业的VOCs含量和组成大相径庭，因此增加了VOCs的治理难度。吸附法是目前工业有机废气处理运用最为广泛的技术，其设备成本低、操作简单、吸附效率高，可以作为中高浓度VOCs的预处理或者后续处理，而且对于价格昂贵或者浓度较高的有机废气具有一定的经济效益。随着环保法规的日益严格，各大化工厂的有机尾气排放治理迫在眉睫，因此活性炭需求端的市场的越来越大。
活性炭是以木炭、木屑、椰子等的坚实果壳及优质煤等碳质原料，经过高温碳化、活化后所制得的固体含碳物质其主要成分是无定形炭，通常分为粉末状、颗粒状、纤维状和不规则状等。活性炭中含有N、H、C、O、S元素及灰分等。活性炭常常被用来吸附工业生产中的有机废气，分离某些烃类气体，用来染料吸附和脱臭等。根据材质不同可分为；煤质活性炭、耶壳活性炭、合成树脂活性炭和矿物活性炭等。
活性炭在制备过程中的制备方法和活性炭的后续处理都能限制活性炭的应用，因为其制备原料、制备过程、活化方法等都导致活性炭具有不同的孔隙结构和官能团，从而导致活性炭在吸附应用方面受到了限制，因此研究和开发应用范围广和活性炭吸附效率高等都将是活性炭研究的主要发展方向。活性炭的结构主要包括晶格结构、孔隙结构和化学结构，其中孔隙结构主要影响活性炭的吸附性能，化学结构主要影响催化性能。
活性炭作为一种吸附剂具有吸附能力强、易再生和再利用、压降小使用寿命长的特点，其高度发达的微孔结构使得活性炭在有机废气治理当中脱颖而出，但是常规的活性炭在使用过程中，由于活性炭的导热系数低，活性炭在吸附有机气体时无法及时散发热量，导致局部活性炭的温度急剧升高，直接影响活性炭的吸附能力，并且在高吸附热的作用下，活性炭吸附的有机物易发生氧化、炭化等情况，堵塞活性炭的有效微孔，使活性炭孔道急剧减少，同时可能导致活性炭床层飞温，发生燃爆事故。
因此寻找合适的活性炭，并对活性炭进行改性处理，防止活性炭在这一特殊应用环境下使用时发生飞温导致燃爆现象，并使活性炭安全、平稳、高效的使用，是国内外研究的重要方向。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法，该活性炭在非甲烷有机尾气治理和有机溶剂回收使用过程中降低装置运营成本、且更加安全、有效。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将生物质原料洗净、干燥、粉碎，得到生物质微粉；将生物质微粉加入碱液中，进行浸渍处理，处理完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的预处理生物质微粉加入四氢呋喃，接着加入十二烷基硫酸钠、偶氮二甲酰胺，搅拌均匀后，旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末进行碳化，碳化完成后冷却至室温，经洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的生物炭加入乙醇水溶液中，接着加入乙烯基三乙氧基硅烷，进行搅拌反应，反应完成后加入巯基化纳米氮化硼，进行恒温反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将改性生物炭与粘结剂混合均匀，加入蒸馏水挤压成型、烧结，得到成型的生物炭；
S5、将步骤S4中成型的生物炭加入磷酸溶液中，进行浸泡处理，处理完成后过滤、干燥，置入管式炉中，进行高温活化，即得所述应用于石化行业的活性炭。
优选的，步骤S1中所述生物质原料为核桃壳、椰壳、秸秆中的一种或几种；所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种，所述碱液的pH值为11-12；所述浸渍的温度为40-50℃，时间为1-2h。
更优选的，步骤S1中所述碱液为氢氧化钠溶液，所述碱液的pH值为12；所述浸渍的温度为45-50℃，时间为2h。
优选的，步骤S2中所述预处理生物质微粉、十二烷基硫酸钠、偶氮二甲酰胺的质量比为100:1-2:4-7。
更优选的，步骤S2中所述预处理生物质微粉、十二烷基硫酸钠、偶氮二甲酰胺的质量比为100:1-1.5:5-6。
优选的，步骤S3中所述碳化温度为300-400℃，时间为3-5h。
更优选的，步骤S3中所述碳化温度为350-400℃，时间为4-5h。
优选的，步骤S4中所述生物炭、乙烯基三乙氧基硅烷、巯基化纳米氮化硼的质量比为50:5-10:10-15；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:1；所述改性生物炭、粘结剂、蒸馏水的质量比为60-80:15-25:20-30。
更优选的，步骤S4中所述生物炭、乙烯基三乙氧基硅烷、巯基化纳米氮化硼的质量比为50:7-8:12-14；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:1；所述改性生物炭、粘结剂、蒸馏水的质量比为65-75:20-25:25-30。
优选的，步骤S4中所述粘结剂为淀粉、酚醛树脂中的一种或两种；所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将10-15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.1-0.3g十二烷基苯磺酸钠、1-2g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于50-60℃下反应3-5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
优选的，步骤S4中所述搅拌反应的温度为50-60℃，时间为2-4h；所述恒温反应的温度为60-70℃，时间为5-7h；所述烧结的温度为300-350℃，时间为1-2h。
更优选的，步骤S4中所述搅拌反应的温度为55-60℃，时间为2-3h；所述恒温反应的温度为60-65℃，时间为6-7h；所述烧结的温度为320-350℃，时间为1.5-2h。
优选的，步骤S5中所述磷酸溶液的质量分数为10-15%；所述浸泡的时间为2-4h。
更优选的，步骤S5中所述磷酸溶液的质量分数为15%；所述浸泡的时间为3h。
优选的，步骤S5中所述高温活化的温度为90-950℃，时间为7-9h。
本发明还保护一种所述方法制备得到的活性炭在吸附非甲烷气体中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明提供的应用于石化行业的活性炭，先将生物质原料进行碱改性，除去了生物质原料表面的大量杂质，从而增大了生物质原料比表面积，同时破坏了生物质内部纤维素分子之间的氢键，使分子之间的距离加大，纤维素变得松散，有利于后续步骤的进行；随后再将偶氮二甲酰胺溶于四氢呋喃中，使偶氮二甲酰胺进入生物质内部，在后续生物质碳化过程中，偶氮二甲酰胺作为发泡剂，使生物炭形成大量的微孔，得到了比表面积更大的多孔生物炭，从而提高活性炭的吸附性能；接着再将生物炭与乙烯基三乙氧基硅烷进行反应，使生物炭表面引入双键基团，再将含有双键的生物炭与巯基化纳米氮化硼进行反应，通过巯基-烯反应使生物炭与纳米氮化硼进行化学键的连接，提高了生物炭的导热性能，从而避免了活性炭在吸附有机气体时无法及时散发热量，导致局部活性炭的温度急剧升高，进而影响活性炭的吸附能力的问题；最后再将成型的生物炭进行磷酸处理和高温活化处理，使活性炭的孔容积大幅增加，提高了活性炭对气体的吸附空间。
（2）本发明提供的应用于石化行业的活性炭，通过特定的步骤，改善了活性炭的孔结构和比表面积，提高了活性炭对气体的吸附能力，同时通过化学方法将活性炭与纳米氮化硼进行连接，不仅提高了活性炭的导热性能，还提高了活性炭在高温下的力学性能，使活性炭在应用于石化行业中吸附气体时更加的安全、平稳、高效，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将生物质原料（核桃壳、椰壳、秸秆）洗净，于80-90℃下干燥3-4h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为11-12的碱液（氢氧化钠溶液或/和氢氧化钾溶液）中，在40-50℃下浸渍1-2h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2-3h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入1-2g十二烷基硫酸钠、4-7g偶氮二甲酰胺，在150-200r/min的转速下搅拌2-3h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、300-400℃下碳化3-5h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入5-10g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为200-300r/min、温度为50-60℃下搅拌反应2-4h，反应完成后加入10-15g巯基化纳米氮化硼，在60-70℃下恒温反应5-7h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将60-80g改性生物炭与15-25g粘结剂混合均匀，加入20-30g蒸馏水挤压成型，于300-350℃下烧结1-2h，得到成型的生物炭；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为10-15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡2-4h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为800-1000℃下高温活化6-10h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S4中所述粘结剂为淀粉、酚醛树脂中的一种或两种；所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将10-15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.1-0.3g十二烷基苯磺酸钠、1-2g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于50-60℃下反应3-5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
下面将通过具体实施例对本发明进一步说明。
所述纳米氮化硼购自宁波罗飞纳米科技有限公司，粒径为200-300nm。
实施例1
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将椰壳洗净，于85℃下干燥3.5h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为12的氢氧化钠溶液中，在45℃下浸渍1.5h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2.5h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入1.5g十二烷基硫酸钠、6g偶氮二甲酰胺，在180r/min的转速下搅拌2.5h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、350℃下碳化4h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入8g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为250r/min、温度为55℃下搅拌反应3h，反应完成后加入13g巯基化纳米氮化硼，在65℃下恒温反应6h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将70g改性生物炭与20g淀粉混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于300℃下烧结2h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡3h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为900℃下高温活化8h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S4中所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、1.5g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于55℃下反应4h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
实施例2
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将核桃壳洗净，于85℃下干燥3.5h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为11的氢氧化钾溶液中，在45℃下浸渍1.5h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2.5h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入1.5g十二烷基硫酸钠、5g偶氮二甲酰胺，在180r/min的转速下搅拌2.5h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、350℃下碳化4h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入7g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为250r/min、温度为55℃下搅拌反应3h，反应完成后加入12g巯基化纳米氮化硼，在65℃下恒温反应6h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将70g改性生物炭与20g酚醛树脂混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于300℃下烧结1.5h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡2h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为900℃下高温活化9h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S4中所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、1.5g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于55℃下反应4h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
实施例3
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将玉米秸秆洗净，于80℃下干燥4h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为12的氢氧化钠溶液中，在40℃下浸渍2h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入1g十二烷基硫酸钠、7g偶氮二甲酰胺，在150r/min的转速下搅拌3h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、300℃下碳化5h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入5g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为200r/min、温度为50℃下搅拌反应4h，反应完成后加入13g巯基化纳米氮化硼，在60℃下恒温反应7h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将70g改性生物炭与20g淀粉混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于300℃下烧结2h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为10% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡4h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为800℃下高温活化10h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S4中所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、1.5g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于55℃下反应4h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
实施例4
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将高粱秸秆洗净，于90℃下干燥3h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为11的氢氧化钾溶液中，在50℃下浸渍1h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入2g十二烷基硫酸钠、6g偶氮二甲酰胺，在200r/min的转速下搅拌3h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、400℃下碳化3h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入10g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为300r/min、温度为60℃下搅拌反应2h，反应完成后加入13g巯基化纳米氮化硼，在70℃下恒温反应5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将70g改性生物炭与20g酚醛树脂混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于350℃下烧结1h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡2h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为1000℃下高温活化6h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S4中所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、1.5g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于55℃下反应4h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
对比例1
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将椰壳洗净，于85℃下干燥3.5h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为12的氢氧化钠溶液中，在45℃下浸渍1.5h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2.5h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的预处理生物质微粉放入管式炉中，于氮气氛、350℃下碳化4h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S3、将步骤S2中的50g生物炭加入500mL体积比为1:1的乙醇水溶液中，接着加入8g乙烯基三乙氧基硅烷，在转速为250r/min、温度为55℃下搅拌反应3h，反应完成后加入13g巯基化纳米氮化硼，在65℃下恒温反应6h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将70g改性生物炭与20g淀粉混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于300℃下烧结2h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S4、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡3h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为900℃下高温活化8h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
其中，步骤S3中所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.2g十二烷基苯磺酸钠、1.5g γ-基丙基三甲氧基硅烷，于55℃下反应4h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
对比例2
一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，包括以下步骤：
S1、将椰壳洗净，于85℃下干燥3.5h，接着粉碎过100目筛，得到生物质微粉；将100g生物质微粉加入800mL pH值为12的氢氧化钠溶液中，在45℃下浸渍1.5h，浸渍完成后过滤，用蒸馏水洗涤至滤液为中性，在100℃下干燥2.5h，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的100g预处理生物质微粉加入500mL四氢呋喃，接着加入1.5g十二烷基硫酸钠、6g偶氮二甲酰胺，在180r/min的转速下搅拌2.5h，搅拌完成旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末放入管式炉中，于氮气氛、350℃下碳化4h，碳化完成后冷却至室温，经无水乙醇洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的50g生物炭与13g纳米氮化硼混合均匀，得到复合生物炭；随后将70g复合生物炭与20g淀粉混合均匀，加入25g蒸馏水挤压成型，于300℃下烧结2h，得到颗粒型生物炭，颗粒直径为3-5mm；
S5、将100g成型的生物炭加入800mL质量分数为15% 的磷酸溶液中，在室温下浸泡3h，浸泡完成后过滤、干燥，置入管式炉中，在氮气气氮、温度为900℃下高温活化8h，活化完成后冷却至室温，即得所述应用于石化行业的活性炭。
将实施例1-4和对比例1-2制备得到的活性炭进行性能测试，其中，采用TriStarII3020 型全自动比表面和孔隙分析仪测试活性炭样品的比表面积、平均孔径和孔容；压碎强度为选取5mm左右的活性炭样品20个以上，记录压碎机压碎时力的大小，计算平均值即为压碎强度；导热系数根据标准GB/T 8722-2019《炭素材料导热系数测定方法》进行测试，测试结果如下表1：
表1
将实施例1-4和对比例1-2制备得到的活性炭在相同条件下分别进行乙烯、苯乙烯、甲醛的饱和吸附量测试，空气的气速设置为100mL/min，乙烯、苯乙烯、甲醛流量为5mL/min，实验温度为25℃，湿度为50%，吸附罐中活性炭质量为10g，吸附时间为8h，测试结果如下表2：
表2
从上表1和表2可以看出，本发明制备得到的应用于石化行业的活性炭具有较大的比表面积、孔径和孔容，同时还具有良好的力学性能，对乙烯、苯乙烯和甲醛具有更大的吸附量，具有良好的应用前景。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种应用于石化行业的活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将生物质原料洗净、干燥、粉碎，得到生物质微粉；将生物质微粉加入碱液中，进行浸渍处理，处理完成后过滤、洗涤、干燥，得到预处理生物质微粉；
S2、将步骤S1中的预处理生物质微粉加入四氢呋喃，接着加入十二烷基硫酸钠、偶氮二甲酰胺，搅拌均匀后，旋转蒸发去除四氢呋喃，得到改性生物质粉末；
S3、将步骤S2中的改性生物质粉末进行碳化，碳化完成后冷却至室温，经洗涤、干燥、研磨后得到生物炭；
S4、将步骤S3中的生物炭加入乙醇水溶液中，接着加入乙烯基三乙氧基硅烷，进行搅拌反应，反应完成后加入巯基化纳米氮化硼，进行恒温反应，反应完成后过滤、洗涤、干燥，得到改性生物炭；随后将改性生物炭与粘结剂混合均匀，加入蒸馏水挤压成型、烧结，得到成型的生物炭；
S5、将成型的生物炭加入磷酸溶液中，进行浸泡处理，处理完成后过滤、干燥，置入管式炉中，进行高温活化，即得所述应用于石化行业的活性炭；
步骤S2中所述预处理生物质微粉、十二烷基硫酸钠、偶氮二甲酰胺的质量比为100:1-2:4-7；
步骤S3中所述碳化温度为300-400℃，时间为3-5h；
步骤S4中所述生物炭、乙烯基三乙氧基硅烷、巯基化纳米氮化硼的质量比为50:5-10:10-15；所述搅拌反应的温度为50-60℃，时间为2-4h；所述恒温反应的温度为60-70℃，时间为5-7h；所述烧结的温度为300-350℃，时间为1-2h；
步骤S5中所述高温活化的温度为800-1000℃，时间为6-10h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述生物质原料为核桃壳、椰壳、秸秆中的一种或几种；所述碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种或两种，所述碱液的pH值为11-12；所述浸渍的温度为40-50℃，时间为1-2h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:1；所述改性生物炭、粘结剂、蒸馏水的质量比为60-80:15-25:20-30。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述粘结剂为淀粉、酚醛树脂中的一种或两种；所述巯基化纳米氮化硼制备方法如下：将10-15g纳米氮化硼加入300mL体积比为1:1的乙醇水中，接着加入0.1-0.3g十二烷基苯磺酸钠、1-2g γ-巯基丙基三甲氧基硅烷，于50-60℃下反应3-5h，反应完成后过滤、洗涤、干燥，即得。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述磷酸溶液的质量分数为10-15%；所述浸泡的时间为2-4h。
6.一种如权利要求1-5任一项所述方法制备得到的活性炭在吸附非甲烷气体中的应用。
CN202410068585.4A 2024-01-17 2024-01-17 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法 Active CN117563559B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410068585.4A CN117563559B (zh) 2024-01-17 2024-01-17 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202410068585.4A CN117563559B (zh) 2024-01-17 2024-01-17 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117563559A CN117563559A (zh) 2024-02-20
CN117563559B true CN117563559B (zh) 2024-03-26

Family

ID=89886777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202410068585.4A Active CN117563559B (zh) 2024-01-17 2024-01-17 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117563559B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112812318A (zh) * 2021-01-25 2021-05-18 重庆十九分科技有限公司 一种高介电的纳米氮化硼改性环氧树脂复合材料和制法
CN114956079A (zh) * 2022-06-27 2022-08-30 浙江农林大学 一种木质生物质氨烘焙预处理制备活性炭的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112812318A (zh) * 2021-01-25 2021-05-18 重庆十九分科技有限公司 一种高介电的纳米氮化硼改性环氧树脂复合材料和制法
CN114956079A (zh) * 2022-06-27 2022-08-30 浙江农林大学 一种木质生物质氨烘焙预处理制备活性炭的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117563559A (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110935280B (zh) 氮掺杂介孔竹基生物炭及其应用
JP3756235B2 (ja) 造型製品の製造方法
CN110577218B (zh) 一种浸渍法生物质基活性焦及其制备方法
WO2022028130A1 (zh) 用于吸附脱除工业VOCs的炭基复合吸附材料及其制备方法
CN113952929A (zh) 成型活性炭及其制备方法和用途
CN104069810A (zh) 一种利用造纸污泥与松木共热解制备活性生物炭的方法
CN102755878B (zh) 一种净化用木屑材料的化学改性方法
Song et al. Alkali promoted the adsorption of toluene by adjusting the surface properties of lignin-derived carbon fibers
CN112340730B (zh) 一种基于羧基化锚定作用的富极微孔炭材料制备方法
CN106563482B (zh) 低温脱硝富氮多孔炭材料的制备方法
KR101918652B1 (ko) 포름알데히드 가스 제거용 활성탄소 및 그 제조방법
CN117563559B (zh) 一种应用于石化行业的活性炭及其制备方法
CN113426408B (zh) 一种利用天然有机酸疏水改性生物炭及其制备方法与应用
JP5281926B2 (ja) 揮発性有機化合物吸着材とその製造方法、並びに樹皮又はその成型体の利用方法
CN100588457C (zh) 一种吸附co2用超级活性炭粉体的成型方法
CN116161658A (zh) 一种竹质柱状活性炭及其制备方法和应用
CN115920845A (zh) 掺杂型硬炭脱硫吸附剂及其制备方法
CN113477248B (zh) 一种甲醛催化降解用负载铂单质纸基碳纤维及其制备和应用
CN113117639B (zh) 一种改性分子筛吸附剂及其制备方法和应用
CN112774627A (zh) 一种利用天然有机酸改性碱性羟基化生物炭及其制备方法与应用
CN101439282B (zh) 一种改性膨胀石墨的制备方法及在苯气体处理的用途
CN113209770A (zh) 一种去除臭气的方法及其应用
Wang et al. The development of activated carbon from corncob for CO 2 capture
CN112142047A (zh) 一种利用生物半焦制备碳分子筛的方法
CN111495330A (zh) 一种高比表面多维生物碳吸附基质及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant