一种以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法，包括从废印刷线路板中分离非金属物、废印刷线路板非金属分离物的纯化、树脂干馏、粉碎、成型、碳化、弱活化、气相沉积，还包括性能指标测试。采用本发明专利技术所制备的碳分子筛经测试，灰分为１．０％～５．０、装填密度为０．４４～０．６５ｇ／ｃｍ↑［３］、微孔孔容为０．４５～０．６６ｃｍ↑［３］／ｇ、对Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］的选择吸附系数为２．１～５．５。本发明专利技术具有设计合理、工艺稳定，所制备的碳分子筛灰分低、密度高、微孔孔容大、对Ｎ↓［２］和Ｏ↓［２］的吸附量大等优点，采用本发明专利技术将废印刷线路板制备成碳分子筛，可用于富集空气中的氮气。解决了废印刷线路板的环境污染问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于碳分子筛
，具体涉及到用废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法。
技术介绍
碳分子筛是一种新型的非极性吸附剂，其主要作用是在常温下分离空气富集氮气，广泛用于化工、石化、化纤、医药、玻璃制品、煤炭、热处理、冶金、制冷和空调、啤酒和食品保鲜等行业。制备碳分子筛的原料非常广泛，有天然产物或高分子聚合物，具体可分为三类：一类是各种煤及煤基衍生物；另一类是有机高分子聚合物，如萨兰树脂、酚醛树脂；还有一类是植物类，主要是利用植物的坚果壳或核，如核桃壳、杏核、椰壳等。原料选择一般以低灰分、高含碳量以及尽可能低的挥发成分为最佳。酚醛树脂由于具有较高的残碳率和低挥发份，其三维网状交联结构在进一步的热解过程中易形成1nm左右的微孔，为进一步制备碳分子筛提供了非常有利的条件，是制备碳分子筛优良的前驱体材料。废印刷线路板中的非金属分离物主要是酚醛树脂或环氧树脂，此外还有一些玻璃纤维和残余的金属。随着电子产品更新换代速度加快，产生大量废印刷线路板，其资源化研究是当前电子垃圾处理的热点问题。现有的回收方法多侧重线路板中金属的回收，较少涉及占总量50％以上的非金属成分的资源化和无害化。目前，非金属物料中除了少数用作填料外，更多是作为垃圾填埋，不仅树脂和玻璃纤维等有价值物质得不到充分利用而流失，而且其中的阻燃剂、残余金属等有害物质也易通过各种途径污染环境。也有关于热解技术处理废印刷线路板的非金属分离物的研究报道，利用热解技术处理废印刷线路板的非金属分离物主要是用来回收热解油，固相残渣作为一种废物或低级填充物，得不到较好的回收利用。如能深度分离废印刷线路板的非金属分离物，得到纯度较高的树脂，并经进一步加工处理获得碳分子筛，废印刷线路板的非金属分离物将会得到合理有效的利用，此项技术将具有较好的应-->用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、工艺稳定，所制备的碳分子筛灰分低、密度高、微孔孔容大、对N2和O2的吸附量大的以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是它包括下述步骤：1、从废印刷线路板中分离非金属物依此用锤碎机、切碎机、旋转破碎机、球磨机将废线路板板粉碎成小于1mm的微粒，用低强度的磁选机分离出铁磁性物质，再通过静电分选分离线路板的破碎产物中除铁磁性物质以外的金属，剩余为废印刷线路板的非金属分离物，树脂含量在50％以上。2、废印刷线路板非金属分离物的纯化将质量浓度为43.5％～67.7％的KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液与废印刷线路板的非金属分离物按1：0.2～1的质量比均匀混合，用离心分离器5000转/分离心10～20分钟，分离树脂、玻璃纤维和微量的残余金属，被分离的树脂用100℃的去离子水洗涤2～3次，在干燥箱内100℃干燥1～2小时。3、树脂干馏将树脂置于真空炉中，200～600℃恒温干馏0.5～4.5小时，自然冷却至室温，得到干馏产物。4、粉碎用球磨机将干馏产物粉碎至粒径为5～15μm的细粉。5、成型在干馏产物细粉中添加软化点为75℃的中温煤焦油，干馏产物细粉与中温煤焦油的质量比为100：25～45，60～90℃反复捏合，用螺杆挤压机挤压成直径为2.5mm的圆柱形粒子，置于干燥箱内于80℃干燥6小时。6、碳化将上述成型物装入碳化炉，在N2保护下升温至650～950℃碳化0.5～3.5小时，自然冷却至室温，制成碳化物。7、弱活化-->将步骤6制备的碳化物装入活化炉中，在650～950℃、0.08～0.20MPa的水蒸汽中活化0.5～2.5小时。8、气相沉积将氮气携带丙烯进入碳沉积装置，进行气相碳沉积过程，制备成碳分子筛，碳沉积温度为650～950℃，沉积时间为0.5～3.5小时，氮气流速为20～100ml/min。上述的碳沉积装置是在活化炉前加一装有丙烯的容器。9、性能指标测试对所制备的碳分子筛用物理吸附仪采用CO2在298K下测试其微孔孔容和比表面积，碳分子筛的装填密度采用GB/T7702.4-1997，碳分子筛的灰分按照GB9345-88测定。用单塔变压吸附装置评价碳分子筛的筛分能力。单塔变压吸附柱长30cm，内径12mm，柱内可装填约30g碳分子筛。测试时主要操作参数为：吸附温度为室温，吸附压力4×105Pa，脱附压力4×103Pa，脱附时间2分钟。产品富氮气体含氧量用KY22B型测氧仪测定。本专利技术的废印刷线路板非金属分离物的纯化工艺步骤2中，KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液的优选质量浓度为50.1％～57.1％，KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液与活化剂的优选质量比为1：0.4～0.7；在树脂干馏工艺步骤3中，优选的干馏温度为300～500℃、干馏时间为2.5～3.5小时；在粉碎工艺步骤4中，干馏产物粉碎粒径优选为8～12μm；在成型工艺步骤5中，干馏产物与中温煤焦油的优选质量比为100：30～40混合，优选的混合温度为70～80℃；在碳化工艺步骤6中，优选的碳化温度为750～850℃、碳化1.5～2.5小时；在弱活化工艺步骤7中，优选的活化温度为750～850℃、活化1.0～2.0小时，优选的水蒸汽压力为0.12～0.16MPa；在气相沉积工艺步骤8中，优选的碳沉积温度为750～850℃、沉积时间为1.5～2.5小时，优选的载气N2流速为50～70ml/min。本专利技术的废印刷线路板非金属分离物的纯化工艺步骤2中，KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液的最佳质量浓度为53.5％，KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液的与活化剂的最佳质量比为1：0.55；在树脂干馏工艺步骤3中，最佳干馏温度为400℃、干馏2.5小时；在粉碎工艺步骤4中，最佳粉碎粒径为9μm；-->在成型工艺步骤5中，干馏产物与中温煤焦油的最佳质量比为100：35混合，最佳混合温度为75℃；在碳化工艺步骤6中，最佳碳化温度为800℃、碳化2.0小时；在弱活化工艺步骤7中，最佳活化温度为800℃、活化1.5小时，最佳水蒸汽压力为0.14MPa；在气相沉积工艺步骤8中，最佳碳沉积温度为800℃、沉积2.0小时，最佳载气氮气流速为60ml/min。本专利技术利用废印刷线路板中非金属物料中各组分密度的差异，通过配制成一定浓度的溶液，结合离心分离技术，使非金属物料中的树脂与玻璃纤维分离，分离的树脂经过干馏、成型、粉碎、碳化、弱活化及其气相沉积步骤，制备的碳分子筛，用于富集空气中的氮气。采用本专利技术所制备的碳分子筛经测试，灰分为1.0％～5.0、装填密度为0.44～0.65g/cm3、微孔孔容为0.45～0.66cm3/g、对N2和O2的选择吸附系数为2.1～5.5。本专利技术具有设计合理、工艺稳定，所制备的碳分子筛灰分低、密度高、微孔孔容大、对N2和O2的吸附量大等优点，采用本专利技术将废印刷线路板制备成碳分子筛，解决了废印刷线路板的环境污染问题。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1以所用的质量浓度为53.5％的KI水溶液100g为例，所用的其它原料以及制备碳分子筛的方法如下：1、从废印刷线路板中分离非金属物依此用锤碎机、切本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法，其特征在于它包括下述步骤： （１）从废印刷线路板中分离非金属物 依此用锤碎机、切碎机、旋转破碎机、球磨机将废线路板板粉碎成小于１ｍｍ的微粒，用低强度的磁选机分离出铁磁性物质，再通过静电 分选分离线路板的破碎产物中除铁磁性物质以外的金属，剩余为废印刷线路板的非金属分离物，树脂含量在５０％以上； （２）废印刷线路板的非金属分离物纯化 将质量浓度为４３．５３％～６７．７１％的ＫＩ或ＮａＩ或ＺｎＣｌ↓［２］或ＺｎＢｒ↓ ［２］或ＮＨ↓［４］ＮＯ↓［３］水溶液与废印刷线路板的非金属分离物按１∶０．２～１的质量比均匀混合，用离心分离器５０００转／分离心１０～２０分钟，分离树脂、玻璃纤维和残余金属，被分离的树脂用１００℃的去离子水洗涤２～３次，在干燥箱内１００℃干燥１～２小时； （３）树脂干馏 将树脂置于真空炉中，２００～６００℃恒温干馏０．５～４．５小时，自然冷却至室温，得到干馏产物； （４）粉碎 用球磨机将干馏产物粉碎至粒径为５～１５μｍ的细粉； （５）成型 在干馏产物细粉中添加软化点为７５℃的中温煤焦油，干馏产物细粉与中温煤焦油的质量比为１００∶２５～４５，６０～９０℃反复捏合，用螺杆挤压机挤压成直径为２．５ｍｍ的圆柱形粒子，置于干燥箱内于８０℃干燥６小时； （６）碳化 将上述成 型物装入碳化炉，在Ｎ↓［２］保护下升温至６５０～９５０℃碳化０．５～３．５小时，自然冷却至室温，制成碳化物； （７）弱活化 将步骤（６）制备的碳化物装入活化炉中，在６５０～９５０℃、０．０８～０．２０ＭＰａ的水蒸汽中活化０．５～ ２．５小时； （８）气相沉积 将氮气携带工业丙烯进入碳沉积装置，进行气相碳沉积过程，制备成碳分子筛，碳沉积温度为６５０～９５０℃，沉积时间为０．５～３．５小时，氮气流速为２０～１００ｍｌ／ｍｉｎ； 上述的碳沉积装置是在活化炉 前加一装有工业丙烯的容器。...
【技术特征摘要】
1、一种以废印刷线路板为原料制备碳分子筛的方法，其特征在于它包括下述步骤：(1)从废印刷线路板中分离非金属物依此用锤碎机、切碎机、旋转破碎机、球磨机将废线路板板粉碎成小于1mm的微粒，用低强度的磁选机分离出铁磁性物质，再通过静电分选分离线路板的破碎产物中除铁磁性物质以外的金属，剩余为废印刷线路板的非金属分离物，树脂含量在50％以上；(2)废印刷线路板的非金属分离物纯化将质量浓度为43.53％～67.71％的KI或NaI或ZnCl2或ZnBr2或NH4NO3水溶液与废印刷线路板的非金属分离物按1：0.2～1的质量比均匀混合，用离心分离器5000转/分离心10～20分钟，分离树脂、玻璃纤维和残余金属，被分离的树脂用100℃的去离子水洗涤2～3次，在干燥箱内100℃干燥1～2小时；(3)树脂干馏将树脂置于真空炉中，200～600℃恒温干馏0.5～4.5小时，自然冷却至室温，得到干馏产物；(4)粉碎用球磨机将干馏产物粉碎至粒径为5～15μm的细粉；(5)成型在干馏产物细粉中添加软化点为75℃的中温煤焦油，干馏产物细粉与中温煤焦油的质量比为100：25～45，60～90℃反复捏合，用螺杆挤压机挤压成直径为2.5mm的圆柱形粒子，置于干燥箱内于80℃干燥6小时；(6)碳化将上述成型物装入碳化炉，在N2保护下升温至650～950℃碳化0.5～3.5小时，自然冷却至室温，制成碳化物；(7)弱活化将步骤(6)制备的碳化物装入活化炉中，在650～950℃、0.08～0.20MPa的水蒸汽中活化0.5～2.5小时；(8)气相沉积将氮气携带工业丙烯进入碳沉积装置，进行气相碳沉积过程，制备成碳分子筛，碳沉积温度为650～950℃，沉积时间为0.5～3.5小时，氮气流速为20～100ml/min；上述的碳沉积装置是在活化炉前加一装有工业丙烯的容器。2、按照权利要求1所述的以废印刷线路...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘春玲，董文生，杨二桃，刘小军，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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