一种废轮胎制备的纳米碳材料及其合成方法和用途技术

本发明专利技术属于脱硫技术领域，涉及一种废轮胎制备的纳米碳材料及其合成方法和用途，具体为在汽油吸附脱硫中的应用。制备过程中包括废轮胎的前处理，再将得到的样品加碳酸氢钠以发酵法预处理，最后进行煅烧处理得到超细颗粒的纳米碳材料。本发明专利技术工艺简单，在合成过程中将碳酸氢钠与碳材料进行混合煅烧，得到的碳材料对燃油中硫化物具有较高的吸附活性，且吸附剂的用量少，生产成本低，得到的油品品质高。吸附剂回收便利，可循环多次使用。

【技术实现步骤摘要】
一种废轮胎制备的纳米碳材料及其合成方法和用途
本专利技术属于脱硫
，特指一种由废轮胎制得的纳米碳材料及其合成方法以及其在汽油脱硫中的应用。
技术介绍
随着汽车辆数量的增加，含硫燃料的燃烧会造成严重的空气污染，因此控制燃油中硫含量能够从源头上有效减少污染。降低柴油中的硫含量，实现低硫化柴油是未来炼油产业发展的必然趋势随着世界各国对环境问题的重视，目前工业上常用的脱除硫醇技术有S-zorb技术，碱处理法等，但是S-zorb技术在吸附过程中会生成副产物，影响吸附剂的循环使用等缺点；而碱处理法容易对设备造成腐蚀，因此以废轮胎为原材料，通过绿色的发酵法预处理再煅烧，制备纳米碳材料在常温、常压条件下吸附脱除汽油中的硫醇可以克服以上的不足。且该方法制备的碳材料的结构性质(粒径小)和表面化学(官能团)是对吸附性能和选择性的具有重要的影响。
技术实现思路
本专利技术在于提供超细颗粒的纳米碳材料。本专利技术还提供了上述由废轮胎制备的纳米碳材料的制备方法。本专利技术的另一个主旨在于提供了上述吸附剂的应用，并有着优异的吸附性能。为实现上述实验目的，制备方法包括，用KOH溶液洗涤废轮胎，然后过滤烘干，加入NaHCO3混合研磨煅烧，最后洗涤至中性烘干即得纳米碳材料。一种废轮胎制备的纳米碳材料的合成方法，包括如下步骤：(1)将一定量的废轮胎与适量KOH混合，加入蒸馏水搅拌，得黑色混合物，过滤洗涤后，放入鼓风干燥箱烘干；(2)取出烘干的黑色固体，称取一定量的烘干废轮胎与NaHCO3研磨混合均匀；(3)将步骤2)所得混合粉末倒入刚玉坩埚，放入管式炉内通氮气煅烧；(4)取出煅烧后的粉末，对其进行过滤洗涤，直至洗到中性，最后放入烘箱，烘干后即得纳米碳材料步骤(1)中，所述的废轮胎、KOH和蒸馏水的用量比例为5～7g：9.5～10.5g：45～55mL，所述的废轮胎为尺寸在1～3mm的颗粒。步骤(1)中，所述的烘干温度为75～85℃，烘干时间为11～13h。步骤(2)中，所述的废轮胎与NaHCO3的质量比为0.75～1.25：1.25～1.75。步骤(3)中，所述的煅烧温度为750～850℃，升温速率为5～8℃/min，煅烧时间为1～2h。步骤(4)中，所述的烘箱温度为75～85℃，烘干时间为11～13h。上述方法制备的由废轮胎制得的超细颗粒的纳米碳材料，比表面积为78～100m2/g，孔容为0.29～0.33cm3/g，粒径为59～76.9nm。将本专利技术制备的超细颗粒纳米碳材料用于吸附脱除汽油中硫醇类硫化物的用途，例如戊硫醇的吸附反应，该吸附剂对脱除汽油中硫醇显示出较高的吸附活性，其优良性能主要归因于下列因素。1)碳材料中含有碱性官能团，而硫醇具有酸性，因此该吸附剂具有很好的吸附性能。2)加入碳酸氢钠煅烧制得的碳材料比表面积增大三倍，而大的比表面积有利于吸附。由废轮胎制得的超细颗粒纳米碳材料对油品中硫醇类硫化物具有较高的脱除率，在3h内可以将初始硫含量为30ppm的戊硫醇超深度脱除。本专利技术的有益效果为：1)本专利技术制备的纳米碳材料在合成步骤中利用不同量的碳酸氢钠与碳材料混合煅烧改变了碳材料的结构；具有颗粒粒径小，吸附活性高等优点，可克服现有技术中的不足，如消耗大以及设备腐蚀；2)既能提升碳材料对汽油中硫醇的吸附脱除能力，又能实现吸附剂的简易回收和循环使用，最终实现超深度脱除燃油中含硫化合物的目标。而且碳材料在吸附脱除汽油中硫醇的过程中，均无需使用有机溶剂。附图说明图1为碳材料与NaHCO3混合比例不同时对戊硫醇的吸附性能对比图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术的内容进一步说明。实施例1一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取6g废轮胎与10.2gKOH于烧杯中，加入50mL蒸馏水，60℃下搅拌12h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，80℃下干燥12h，干燥后取黑色固体1g与1gNaHCO3研磨混合，将混合物放入升温管式炉中以5℃/min的速率升温至800℃，保持1h，然后自然降温。3)取出管式炉内黑色产物，将其洗涤至中性，然后放置于80℃烘箱烘干12h，得到超细颗粒的由废轮胎制得的纳米碳材料，记为C-1。所合成的纳米碳材料，比表面积为78m2/g，平均粒径为76.9nm。实施例2一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取6g废轮胎与10.2gKOH于烧杯中，加入50ml蒸馏水，60℃下搅拌12h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，80℃下干燥12h，干燥后取黑色固体1g与1.5gNaHCO3研磨混合，将混合物放入升温管式炉中以5℃/min的速率升温至800℃，保持1h,然后自然降温。3)取出管式炉内黑色产物，将其洗涤至中性，然后放置于80℃烘箱烘干12h，得到超细颗粒的由废轮胎制得的纳米碳材料，记为C-2。所合成的纳米碳材料，比表面积为99m2/g，平均粒径为60.4nm。实施例3一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取6g废轮胎与10.2gKOH于烧杯中，加入50mL蒸馏水，60℃下搅拌13h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，85℃下干燥12h，干燥后取黑色固体1g与2gNaHCO3研磨混合，将混合物放入升温管式炉中以5℃/min的速率升温至800℃，保持1h,然后自然降温。3)取出管式炉内黑色产物，将其洗涤至中性，然后放置于80℃烘箱烘干12h，得到超细颗粒的由废轮胎制得的纳米碳材料，记为C-3。所合成的纳米碳材料，比表面积为83m2/g，平均粒径为72.6nm。对比例1一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取6g废轮胎与10.2gKOH于烧杯中，加入50ml蒸馏水，60℃下搅拌12h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，80℃下干燥12h，干燥后将黑色固体放入升温管式炉中以5℃/min的速率升温至800℃，保持1h，得到由废轮胎制得的碳材料，记为C。实施例4一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取5g废轮胎与9.5gKOH于烧杯中，加入45mL蒸馏水，60℃下搅拌12h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，80℃下干燥11h，干燥后取黑色固体0.75g与1.25gNaHCO3研磨混合，将混合物放入升温管式炉中以5℃/min的速率升温至750℃，保持1h，然后自然降温。3)取出管式炉内黑色产物，将其洗涤至中性，然后放置于75℃烘箱烘干11h，得到超细颗粒的由废轮胎制得的纳米碳材料。实施例5一种由废轮胎制得的纳米碳材料的制备方法，包括下列步骤：1)称取7g废轮胎与10.5gKOH于烧杯中，加入55mL蒸馏水，60℃下搅拌13h。2)洗涤、真空抽滤得黑色固体，85℃下干燥13h，干燥后取黑色固体1.25g与1.75gNaHCO3研磨混合，将混合物放入升温管式炉中以8℃/min的速率升温至850℃，保持2h，然后自然降温。3)取出管式炉内黑色产物，将其洗涤至中性，然后放置于85℃烘箱烘干13h，得到超细颗粒的由废轮胎制得的纳米碳材料。脱硫实验将实施例2所得的超细颗粒纳米碳材料用于吸附脱出油品中的含硫化合物，具体过程如下，在50mL锥形瓶中加入0.05g纳米碳材料，20mL硫含量为30ppm的模拟油。进行恒温水浴振荡反应。反应结束后，用带滤膜的针本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种废轮胎制备的纳米碳材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将一定量的废轮胎与适量KOH混合，加入蒸馏水搅拌，得黑色混合物，过滤洗涤后，放入鼓风干燥箱烘干；(2)取出烘干的黑色固体，称取一定量的烘干废轮胎与NaHCO3研磨混合均匀；(3)将步骤2)所得混合粉末倒入刚玉坩埚，放入管式炉内通氮气煅烧；(4)取出煅烧后的粉末，对其进行过滤洗涤，直至洗到中性，最后放入烘箱，烘干后即得纳米碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种废轮胎制备的纳米碳材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将一定量的废轮胎与适量KOH混合，加入蒸馏水搅拌，得黑色混合物，过滤洗涤后，放入鼓风干燥箱烘干；(2)取出烘干的黑色固体，称取一定量的烘干废轮胎与NaHCO3研磨混合均匀；(3)将步骤2)所得混合粉末倒入刚玉坩埚，放入管式炉内通氮气煅烧；(4)取出煅烧后的粉末，对其进行过滤洗涤，直至洗到中性，最后放入烘箱，烘干后即得纳米碳材料。2.如权利要求1所述的一种废轮胎制备的纳米碳材料的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的废轮胎、KOH和蒸馏水的用量比例为5～7g：9.5～10.5g：45～55mL，所述的废轮胎为尺寸在1～3mm的颗粒。3.如权利要求1所述的一种废轮胎制备的纳米碳材料的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的烘干温度为75～85℃，烘干时间为11～13...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗静，朱文帅，居海涛，吉海燕，何静，李华明，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32