一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石油焦制备脱汞活性炭的方法，涉及环境化工领域，包括步骤：S100、将煅前石油焦破碎；S200、将所述煅前石油焦与碱金属氢氧化物溶液混合均匀，烘干，研磨得到产物A；S300、在惰性气氛保护下将所述A进行活化反应并确保反应过程中有硫元素依然存留在其中，冷却后经洗涤、干燥得到活性炭产品。本发明专利技术与现有技术相比，具有以下技术优势：本发明专利技术的制备方法应用了微波加热技术，反应时间短能耗低，且微波强化了活化反应，所得活性炭比空隙丰富、比面积大。石油焦经微波加热活化制备的活性炭含有一定含量的硫，特别适用于脱汞应用。

【技术实现步骤摘要】
一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法
本专利技术涉及精细化工领域，主要涉及一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法。
技术介绍
脱汞活性炭产品采用石油焦为原材料，经特殊工艺制成含硫活性炭。本产品广泛适用于天然气及其它含有汞的废气，还特别适用于其它方法不能除去的低浓度含汞气体处理，使其达到或低于国家排放标准；也可按用户实际要求，研制生产特殊指标活性炭。石油焦作为石油化工的副产品，原料丰富，含碳量高，一般在85～95％，且灰份低(＜0.5％)，是制备活性炭的理想原料，但石油焦石墨化程度较其他几类原料要高，相对比较难于活化。现有技术直接将破碎的石油焦升温至500～800℃保持10～60mins得到活性炭，该方法制得的活性炭比表面积不高，收率太低；JP74-14395在900℃下以水蒸汽活化石油焦，制得活性炭的碘吸附值为600mg/g。也有关于以石油焦为原料采用化学活化法制备活性炭的报道，其中以KOH等碱金属氢氧化物活化为主，碱与炭的比例一般在3～8∶1，现有技术中有将KOH与石油焦按5∶1的质量比直接混合后高温活化，产品比表面积超过3500m2/g，该方法制备的活性炭比表面积虽高，但是原料中碱与炭的比例大，由于KOH的价格很高，所以导致产品成本也非常高。因此，本领域技术人员致力于开发一种既可以控制碱与炭的比例，从而降低成品价格，又可以获得较大的比表面积的活性炭的制备方法。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术致力于提供一种既可以控制碱与炭的比例，从而降低成品价格，又可以获得较大的比表面积的活性炭的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种石油焦制备脱汞活性炭的方法，所述方法包括以下步骤：S100、将煅前石油焦破碎；S200、将所述破碎后的煅前石油焦与碱金属氢氧化物溶液混合均匀后烘干，研磨得到产物A，破碎后的煅前石油焦满足条件：易于与所述碱金属氢氧化物溶液混合且不能浮在所述碱金属氢氧化物溶液上表面；S300、在惰性气氛保护下将所述产物A进行微波活化反应并确保反应过程中有硫元素依然存留在其中，冷却后经洗涤、干燥得到活性炭产品。本专利技术与现有技术相比，具有以下技术优势：(1)本专利技术的制备方法预处理工艺简单，直接利用坩埚进行研磨，对设备要求低；(2)本专利技术的制备方法碱性活化剂用量较低，可以有效降低成本；(3)本专利技术的制备方法反应时间短并且利用微波技术，大大降低了能耗。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的制备方法流程图；图2(a)为加拿大石油焦在20μm下的扫描电镜图；图2(b)为镇海石油焦在20μm下的扫描电镜图；图3(a)为以加拿大石油焦为原料制备的活性炭在2μm下的扫描电镜图；图3(b)为以镇海石油焦为原料制备的活性炭在2μm下的扫描电镜图；图4为镇海石油焦原样和镇海石油焦原样的XRD衍射图谱；图5为镇海和加拿大活性炭样品的XRD衍射图谱；图6为活性炭在不同吸附温度下吸附脱汞的穿透曲线；图7为活性炭在不同吸附温度下单位质量累积汞吸附量曲线；图8为活性炭在不同Hg0浓度下吸附脱汞的穿透曲线；图9为活性炭在不同Hg0浓度下单位质量累积汞吸附量曲线；图10为活性炭在氮气和氮气二氧化硫混合气吸附脱汞的穿透曲线；图11为活性炭在氮气和氮气二氧化硫混合气单位质量累积汞吸附量曲线。具体实施方式本专利技术是以石油焦为原料通过化学活化法使用活化试剂制备得到活性炭的方法。活化试剂的种类较多，常见的包括：KOH，NaOH，ZnCl2等。在不同的活化剂中，KOH在生产微孔活性炭方面更有效。使用KOH的另一个优势是其环保的特性，使用ZnCl2来生产中孔活性炭方面更有效，但Zn是一种对环境有害的金属。除此之外，它还有助于形成活性炭中的交联结构以产生高度多孔的介质。与KOH作为活化剂的化学活化相关的主要反应如下：2KOH→K2O+H2O(高温)C+H2O→CO+H2(高温)CO+H2O→CO2+H2(高温)K2O+CO2→K2CO3(高温)K2O+H2→2K+H2O(高温)K2O+CO→2K+CO2(高温)一般来说，活性炭制剂经历两个后续阶段：炭化和活化。炭化是指对将碳前体进行吸热分解。更具体地，在炭化阶段，在不存在氧的情况下将炭前驱体加热以分解非碳质物质来生产炭材料。通常炭化阶段是在惰性气氛氮气中，通过使用静止或旋转的流化床炉进行的。在炭化阶段，加热温度，加热速率，加热时间和周围环境等因素对生产的焦炭产生影响。在这些因素中，温度起着至关重要的作用。加热速率过低导致非碳质物质的挥发和收缩较少，这会影响微孔的形成；加热速率过高导致微孔损坏，中孔和连续的大孔扩大。需要强调的，在较高极限温度下的炭化也有可能导致形成石墨而不是焦碳。如图1所示，本专利技术提供了一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法，所述方法包括以下步骤：S100、将煅前石油焦破碎；S200、将所述破碎后的煅前石油焦与碱金属氢氧化物溶液混合均匀后烘干，研磨得到产物A，破碎后的煅前石油焦满足条件：易于与所述碱金属氢氧化物溶液混合且不能浮在所述碱金属氢氧化物溶液上表面；S300、在惰性气氛保护下将所述产物A进行微波活化反应并确保所述微波活化反应过程中反应温度兼顾活性炭产品的比表面积和活性炭产品硫元素的平衡，冷却后经洗涤、干燥得到活性炭产品。一方面，本专利技术的制备方法预处理工艺简单，直接利用坩埚进行研磨，对设备要求低；另一方面，本专利技术的制备方法碱性活化剂用量较低，可以有效降低成本；最后，本专利技术的制备方法反应时间短并且利用微波技术，大大降低了能耗。在一个较佳的实施例中，步骤S100中是将所述将煅前石油焦破碎至50-200目。目数较小时，与碱金属溶液混合效果不理想；目数过大时，石油焦粉末太细，导致无法下沉，大量漂浮在溶液表面混合效果也不理想。在一个较佳的实施例中，步骤S200中所述碱金属氢氧化物溶液为KOH或NaOH溶液，或二者的混合溶液。在一个较佳的实施例中，步骤S200中所述混合温度为110℃，混合时间为8-48h。在一个较佳的实施例中，步骤S200中所述烘干时间为1-5h，烘干温度为80-120℃，所述研磨时间为1-3h，研磨至100-200目。在一个较佳的实施例中，步骤S300中确保硫元素存留是通过控制微波活化反应的时间和温度实现。在一个较佳的实施例中，步骤S300中所述反应温度为600-800℃，反应时间为10-60mins。在一个较佳的实施例中，步骤S300中所述干燥温度为80-120℃，干燥时间为1-5h。以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。实施例1S100、将煅前石油焦破碎至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法，所述方法包括以下步骤：/nS100、将煅前石油焦破碎；/nS200、将所述破碎后的煅前石油焦与碱金属氢氧化物溶液混合均匀后烘干，研磨得到产物A，破碎后的煅前石油焦满足条件：易于与所述碱金属氢氧化物溶液混合且不能浮在所述碱金属氢氧化物溶液上表面；/nS300、在惰性气氛保护下将所述产物A进行微波活化反应并确保反应过程中有硫元素依然存留在其中，冷却后经洗涤、干燥得到活性炭产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种石油焦制备脱汞活性炭的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S100、将煅前石油焦破碎；
S200、将所述破碎后的煅前石油焦与碱金属氢氧化物溶液混合均匀后烘干，研磨得到产物A，破碎后的煅前石油焦满足条件：易于与所述碱金属氢氧化物溶液混合且不能浮在所述碱金属氢氧化物溶液上表面；
S300、在惰性气氛保护下将所述产物A进行微波活化反应并确保反应过程中有硫元素依然存留在其中，冷却后经洗涤、干燥得到活性炭产品。


2.如权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100中是将所述将煅前石油焦破碎至50-200目。


3.如权利要求1所述的方法，其中，步骤S200中所述碱金属氢氧化物溶液为KOH或NaOH溶液，或二者的混合溶液。


4.如权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：史楷岐，吴韬，蓝勇勇，徐少晨，陈艺珮，杨刚，罗象，
申请(专利权)人：宁波诺丁汉新材料研究院有限公司，艾特科奔有限公司，宁波诺丁汉大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33