一种废弃离子交换树脂基活性炭及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，涉及废物利用与气体吸附领域。包括以下步骤：S1、将废弃离子交换树脂浸泡在无水低碳醇中，之后依次经酸洗、水洗、干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂；S2、将预处理的废弃离子交换树脂在保护气中进行碳化处理，得到碳化产物；S3、将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，经静置、干燥后得到混合物；将混合物置于保护气中进行活化处理，之后依次经冷却、洗涤、干燥得到活性炭。该方法为废弃离子交换树脂提供了一种新的环保的处理方法。同时本发明专利技术还公开了采用上述制备方法制备而成的废弃离子交换树脂基活性炭及应用，该活性炭具有良好的CO2吸附性能，并且成本极低。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃离子交换树脂基活性炭及其制备方法与应用
本专利技术涉及废弃资源利用与气体吸附
，尤其涉及一种废弃离子交换树脂基活性炭及其制备方法与应用。
技术介绍
全球化石燃料的使用造成了大量CO2的排放，从而引发温室效应，已经成为威胁人类可持续发展的主要因素之一。我国能源结构以煤炭为主的，是世界上最大的二氧化碳排放国，削减二氧化碳气体排放以减缓气候变化成为社会关注的热点。碳捕集和存储是指将大型发电厂所产生的CO2收集起来，并用各种方法存储以避免其排放到大气中的一种技术，可分为燃烧前捕集、燃烧中捕集和燃烧后捕集。这种技术是大规模减少温室气体排放，减缓全球变暖最经济、可行的方法。燃烧后捕集是指在燃烧排放的烟气中捕集CO2，如今常用的CO2分离技术主要有吸收法、吸附法、低温分离法、膜分离法和微生物/藻类分离法，其中吸附法因其吸附速率快、脱附简单、无腐蚀、可供选择的原材料众多等因素受到人们的重视。常用的吸附剂有炭质多孔材料、沸石、金属氧化物、金属有机框架化合物等。沸石、金属氧化物和金属有机框架化合物等吸附剂成本较高，是限制吸附法大规模应用的一个难题。针对这一问题，以农业或工业废弃物为前驱体制备的活性炭作为吸附剂可有效降低成本。离子交换树脂在工业中有着较广泛的应用，但是3-5年后树脂将会废弃，废弃离子交换树脂不易降解，处理难。废弃的离子交换树脂用于制备的球状活性炭是一种新型的多孔介质材料，其具有结构均匀、高碳含量、炭化和活化过程中球状形态可被保存以及较大的比表面积等优点。目前，离子交换树脂基球状活性炭还未见其在CO2吸附方面的应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法。该方法为废弃离子交换树脂提供了一种新的环保的处理方法，解决了废弃离子交换树脂终端处理难的问题，减少了废弃离子交换树脂对环境的影响，且操作简单，易于控制。本专利技术提供一种废弃离子交换树脂基活性炭，该活性炭具有良好的CO2吸附性能，并且该活性炭的制备原料是废弃离子交换树脂，成本极低。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1、废弃离子交换树脂的预处理：将废弃离子交换树脂浸泡在无水低碳醇中，之后去除多余低碳醇溶液进行酸洗，然后水洗至中性并干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂；S2、碳化产物的制备：将预处理的废弃离子交换树脂在保护气气氛下升温碳化，得到碳化产物；S3、活性炭的制备：将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，取出浸渍处理的碳化产物，干燥后得到混合物；将混合物再次置于保护气气氛中升温活化，之后依次经冷却、洗涤、干燥得到活性炭。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S3中，活化温度为700-1000℃，活化时间为1-3h。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S3中，混合物中碳化产物与氢氧化钾的重量比为0.5～2.5∶1。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S2中，碳化温度为800-1000℃，碳化时间为1-2h。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S2、S3中的升温速率为5-10℃/min。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S1中，在无水低碳醇中的浸泡时间不少于24h；无水低碳醇为无水乙醇/甲醇/丙醇中的一种或几种。作为本专利技术废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法的一种改进，步骤S1中，酸洗是用浓度为3％-8％的盐酸进行洗涤；优选地，酸洗是用浓度为5％的盐酸进行洗涤。一种废弃离子交换树脂基活性炭，离子交换树脂基活性炭采用上述的废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法制备而成。一种活性炭在吸附CO2上的应用，活性炭为上述的废弃离子交换树脂基活性炭。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：1、通过将废弃离子交换树脂浸泡在无水乙醇中，之后去除多余溶液进行酸洗，除去了废弃离子交换树脂上金属、水溶性及油溶性杂质，降低杂质对活性炭产品的影响。2、通过对废弃离子交换树脂进行碳化，把废弃离子交换树脂中碳元素以外的氢、氧、氮等其他元素及杂质进行去除，即把高分子物质加热，使这些非碳元素减少。在碳化过程中，树脂分子间的链接发生断裂，树脂解体；之后碳原子不断环化、芳构化，使氧、氢、氮等原子不断减少，生成富碳的固体热解产物。3、借助于将氢氧化钾作为活化剂，对碳化产物进行活化处理，氢氧化钾与碳化产物中的碳反应，把其中的部分碳刻蚀掉，再经过洗涤把生成的盐及多余的氢氧化钾洗去，在被刻蚀的位置出现了孔，活性炭的比表面积及孔容增大。同时，采用氢氧化钾对碳化产物进行活化，抑制了焦油的生成，提高了反应收率。4、本专利技术提供了一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，该方法以废弃离子交换树脂为原材料制备活性炭，为废弃离子交换树脂提供了一种新的环保的处理方法，解决了废弃离子交换树脂终端处理难的问题，减少了废弃离子交换树脂对环境的影响，且操作简单，易于控制。5、本专利技术提供了一种废弃离子交换树脂基活性炭，该活性炭具有良好的CO2吸附性能，并且该活性炭的制备原料是废弃离子交换树脂，成本极低。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。本专利技术提供了一种废弃离子交换树脂基活性炭及其制备方法与应用，其包括以下步骤：S1、废弃离子交换树脂的预处理：将废弃离子交换树脂浸泡在无水低碳醇中24h，去除多余溶液后，用浓度为3％-8％的盐酸洗涤，然后通过去离子水处理至中性并进行干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂。S2、碳化产物的制备：将预处理的废弃离子交换树脂在保护气气氛下，以5-10℃/min的升温速率加热至800-1000℃，并保温1-2h，得到碳化产物。S3、活性炭的制备：按照碳化产物与氢氧化钾的重量比为0.5～2.5∶1，将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，静置12h，干燥得到混合物；将混合物置于保护气气氛中，以5-10℃/min的升温速率加热至700-1000℃，并保温1-3h，之后冷却至室温，经洗涤至中性，并进行干燥，得到活性炭产品。与现有技术相比，本专利技术提供了一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，该方法以废弃离子交换树脂为原材料制备活性炭，为废弃离子交换树脂提供了一种新的环保的处理方法，解决了废弃离子交换树脂终端处理难的问题，减少了废弃离子交换树脂对环境的影响，操作简单，易于控制。同时本专利技术还提供了一种废弃离子交换树脂基活性炭，该活性炭具有良好的CO2吸附性能，并且该活性炭的制备原料是废弃离子交换树脂，成本极低。实施例1S1、废弃离子交换树脂的预处理：将废弃离子交换树脂浸泡在无水乙醇中24h，去除多余溶液后，用浓度为5％的盐酸洗涤，然后通过去离子水处理至中性并进行干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂。S2、碳化产物的制备：将预处理的废弃离子交换树脂在N2气氛下，以5℃/min的升温速率加热至800℃，并保温1h，得到碳化产物。S3、活性炭的制备：按照碳化产物与氢氧化钾的重量比为1.5，将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，静置12h，干燥得到混合物；将混合物置于N2气氛中，以5℃/min的升温速率加热至90本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、废弃离子交换树脂的预处理：将废弃离子交换树脂浸泡在无水低碳醇中，之后去除多余低碳醇进行酸洗，然后水洗至中性并干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂；S2、碳化产物的制备：将预处理的废弃离子交换树脂在保护气气氛下升温碳化，得到碳化产物；S3、活性炭的制备：将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，取出浸渍处理的碳化产物，干燥后得到混合物；将混合物再次置于保护气气氛中升温活化，之后依次经冷却、洗涤、干燥得到活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、废弃离子交换树脂的预处理：将废弃离子交换树脂浸泡在无水低碳醇中，之后去除多余低碳醇进行酸洗，然后水洗至中性并干燥，得到预处理的废弃离子交换树脂；S2、碳化产物的制备：将预处理的废弃离子交换树脂在保护气气氛下升温碳化，得到碳化产物；S3、活性炭的制备：将碳化产物置于氢氧化钾溶液中进行浸渍，取出浸渍处理的碳化产物，干燥后得到混合物；将混合物再次置于保护气气氛中升温活化，之后依次经冷却、洗涤、干燥得到活性炭。2.根据权利要求1所述的废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述活化温度为700-1000℃，所述活化时间为1-3h。3.根据权利要求1所述的废弃离子交换树脂基活性炭的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述混合物中碳化产物与氢氧化钾的重量比为0.5～2.5∶1。4.根据权利要求1所述的废弃离子交换树脂基活性炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：于庆波，刘凯杰，韦梦祺，秦勤，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21