一种碳分子筛的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳分子筛的制备方法，该方法采用农业废弃物核桃壳、栗子壳以及聚氯乙烯树脂作为原料，制备过程包括原料粉的制备、成型、碳化、碳沉积等步骤，尤其是碳沉积过程应用了超临界二氧化碳反应釜，使反应可以均匀彻底的进行，所得碳分子筛孔洞细致均匀，产氮浓度达到99.6vol%(测试时N2的流量为40ml/min)，用转鼓测定碳分子筛强度达到99.9%，产品性能得到了大幅度提高，总反应过程相结合，能够节能40%。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分子筛制备领域，更具体地说，涉及。
技术介绍
碳分子筛(carbon molecular sieves，CMS)是一种绿色新型吸附剂，是工程界首选的变压吸附(简称P.S.A)空分富氮吸附剂，广泛应用在化学工业、石油天然气工业、电子工业、食品工业、煤炭工业、医药工业、电缆行业、金属热处理、运输及储存等领域。目前，碳分子筛的制备方法有碳化法、气体活化法及碳沉积法三种，碳化法是最基础的制备方法，该方法将含碳的原料置于惰性气体中，以适当的热解条件得到碳分子筛，但是该法对原料要求较高，只适用于高挥发分原料，成本极高，产量低。气体活化法是将含碳原料在活性介质中加热平缓处理，该法适用于气孔率低，挥发分低或气孔率高，但孔隙率小的含碳原料。碳沉积法是在高温下将烃类蒸汽通过多孔碳原料中或将多孔炭碳原料浸在烃类或高分子调孔剂中，然后在高温或低热下热处理。该方法适用广泛，但是该法存在孔隙不均匀，调孔剂残留污染等问题。核桃壳、栗子壳等壳类物质作为干果销售废料，质地紧实，不易腐烂降解，果壳难以回收利用，造成大量的资源浪费及堆积污染，因此，避免壳类物质的浪费，生产附加值高的产品，可以有效处理固体废弃物，变废为宝。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术缺点，提供。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:提供，包括以下步骤: (1)原料粉的制备:壳类处理:将核桃壳、栗子壳进行干燥、磨粉处理后得到粉状壳类复合物a; 聚偏氯乙烯树脂处理:将聚偏氯乙烯树脂进行干馏、球磨处理后得到粉状聚偏氯乙烯树脂b ； (2)成型:将步骤(1)中所得原料粉a、b、粘结剂和水搅拌均匀，放入油压机中挤压得到圆柱状粒子;然后将所述圆柱状粒子置于干燥箱中干燥至恒重得到干燥圆柱状粒子c; (3)碳化:将步骤(2)中所得c置入水平转炉中，在氮气保护下升温至680-750°C进行碳化，得到碳化后的物料d; (4)碳沉积:将步骤(3)所得d和甘油置入超临界二氧化碳沉积反应釜中，通二氧化碳2min后升温至40-50°C，同时打开柱塞栗对超临界二氧化碳沉积反应釜进行加压，压力达到8-9Mpa，恒温恒压10_25min后放气至常压，得到直径为1.5_1.8mm，长度为3.8-4.5mm的圆柱形复合壳类聚偏氯乙烯碳分子筛。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(1)中所述核桃壳、栗子壳的质量比为7:3。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(1)中所述粉状壳类复合物和粉状聚偏氯乙稀树脂粒径为3μηι。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(2)中所述粘结剂按质量百分比包括85-95%的焦油、3-5%聚乙烯醇、0-15%的淀粉。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，所述粉状壳类复合物、聚偏氯乙烯树脂、粘结剂、水的质量比为8:1.8-2.5:1:1.8-2。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(2)中所述圆柱状粒子于干燥箱中的干燥温度为200-250°C，干燥时间为1.5-2h。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(3)中所述碳化步骤升温过程分为两个阶段:第一阶段升温速度为1 l°C/min，升温至450°C后进入第二阶段，第二阶段升温速度为5°C/min，升温至680-750°C，恒温 45_55min。本专利技术所述碳分子筛的制备方法中，步骤(4)所述甘油和物料d的体积质量比为10ml/100go与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果: (1)本专利技术采用常见农业废弃原料核桃壳、栗子壳作为碳源，变废为宝，实现了农业资源的利用，增加了农业收入，减少了环境污染，降低了原料成本。(2)本专利技术所提供的方法将传统方法中常用的酚醛树脂原料改为聚偏氯乙烯树月旨，聚偏氯乙烯树脂除了具有树脂的一般性能外，还具有优良的隔氧、防潮、防霉性能，可直接与食品进行接触，扩大了碳分子筛在食品行业的应用范围，尤其是高标准的食品保鲜行业。(3)本专利技术将碳沉积步骤中使用了甘油，弃用了传统制备过程中使用的毒性较高的烃类化合物，如四氯化碳等，更加绿色环保，减少了有毒物质的排放，降低了生产成本，并且该过程使用超临界二氧化碳装置，使反应可以均匀彻底的进行，所得碳分子筛孔洞细致均匀，产品性能得到了大幅度提高，总反应过程相结合，能够节能40%。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例或技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明，下面描述的附图仅仅是本专利技术的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，再不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例的碳分子筛制备方法碳沉积步骤设备图。其中，1为超临界二氧化碳装置，2为压力计，3为温显仪，4为恒温装置，5为超临界二氧化碳沉积反应釜，6为甘油回收装置，7为放气阀。图2为本专利技术实施例1所得碳分子筛扫描电镜图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】，对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。本专利技术实施例中实验用水为自来水，所用化学试剂均为分析纯，试验用二氧化碳纯度为99.9%。实施例1 将粉碎的70g核桃壳、30g栗子壳粉碎，干燥至3次称量重量偏差不超过0.lg，得到粒径为3μπι的粉状壳类原料a，将25g聚偏氯乙烯树脂干馏、球磨处理后得到粒径为3μπι的粉状聚偏氯乙稀树脂b; 将a、b、9g焦油、0.4PVA，0.6g淀粉和22.5g水搅拌均勾，放入油压机中挤压得到圆柱状粒子，粒子平均直径为1.5_，平均长度为4mm，然后将圆柱状粒子置于干燥箱中，在200°C下干燥1.5h，得到干燥圆柱状粒子c，将干燥圆柱状粒子c置入水平转炉中，在氮气保护下升温，升温速度设置为为1 l°C/min，升温至450°C后，升温速度设置为5°C/min，升温至700°C，恒温50min，得到碳化后的物料d;物料d和13.5mL甘油置入超临界二氧化碳沉积设备1中，通二氧化碳2min后升温至45°C，当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳分子筛的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）原料粉的制备：壳类处理：将核桃壳、栗子壳进行干燥、磨粉处理后得到粉状壳类复合物a；聚偏氯乙烯树脂处理：将聚偏氯乙烯树脂进行干馏、球磨处理后得到粉状聚偏氯乙烯树脂b；（2）成型：将步骤（1）中所得原料粉a、b、粘结剂和水搅拌均匀，放入油压机中挤压得到圆柱状粒子；然后将所述圆柱状粒子置于干燥箱中干燥至恒重得到干燥圆柱状粒子c；（3）碳化：将步骤（2）中所得c置入水平转炉中，在氮气保护下升温至680‑‑750℃进行碳化，得到碳化后的物料d；（4）碳沉积：将步骤（3）所得d和甘油置入超临界二氧化碳沉积反应釜中，通二氧化碳2min后升温至40‑50℃，同时打开柱塞泵对超临界二氧化碳沉积反应釜进行加压，使压力达到8‑9Mpa，恒温恒压10‑25min后放气至常压，得到直径为1.5‑1.8mm，长度为3.8‑4.5mm的圆柱形复合壳类聚偏氯乙烯碳分子筛。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽蓉，
申请(专利权)人：东莞市青麦田数码科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44