一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含有交联互通微米孔道的含炭载体及其制法，所述制备方法包括如下内容：（1）高温焙烧硅铝复合土，处理后到改性硅铝复合土；（2）在水存在条件下，将改性硅铝复合土、活性炭、有机纤维丝、粘结剂混合均匀，经成型和烘干后得到颗粒A；（3）使用有机溶剂将颗粒A中的有机纤维丝溶解去除，得到物料C；（4）将物料C引入至苛性钠溶液中浸泡处理，滤去溶液后得到的物料经洗涤、干燥和焙烧后得到含炭载体。所述制备方法得到的载体机械性能好，具有阶梯孔径分布贯穿孔道结构，有利于有机物在孔道内的扩散吸附。道内的扩散吸附。

【技术实现步骤摘要】
一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法


[0001]本专利技术属于催化材料
，特别是涉及一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧催化氧化工艺能够处理难以生化降解COD的有机污染物废水，通过臭氧催化产生羟基自由基，同污水中的有机污染物进行反应，彻底将污染物降解为二氧化碳和水，从而去除水中的有机物。常规催化剂处理有机污染物时，由于吸附活性不足从而造成催化剂的催化活性难以达到预期效果。为了进一步提高有机污染物去除率，开发具有微纳米孔道结构的高吸附性能的催化新材料可以将有机物高效富集，提高了污染物传质速率和催化处理反应物初始浓度，实现污染物原位、实时催化降解，将有机物高效去除。
[0003]CN201410431014.9公开了一种使用活性炭和ZSM
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5分子筛制备的吸附剂的制备方法，该方法通过将活性炭和ZSM
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5分子筛机械混合成型后焙烧的制备而成，可以有效的吸附苯、甲苯类VOCs进行吸附。该方法只是通过机械混合将两种物质通过粘合剂结合，不能形成通畅的孔道。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，所述制备方法得到的载体机械性能好，具有阶梯孔径分布贯穿孔道结构，有利于有机物在孔道内的扩散吸附。
[0005]本专利技术第一方面提供一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）高温焙烧硅铝复合土，处理后到改性硅铝复合土；（2）在水存在条件下，将改性硅铝复合土、活性炭、有机纤维丝、粘结剂混合均匀，经成型和烘干后得到颗粒A；（3）使用有机溶剂将颗粒A中的有机纤维丝溶解去除，得到物料C；（4）将物料C引入至苛性钠溶液中浸泡处理，滤去溶液后得到的物料经洗涤、干燥和焙烧后得到含炭载体。
[0006]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（1）中涉及到的硅铝复合土为粉末状，硅铝复合土中Si和Al的氧化物含量超过其总重量的80wt%，其中Al的氧化物含量超过27wt%。所述硅铝复合土的比表面积大于50m2/g，以孔容计孔径为5.0～15.0nm的孔的孔容超过总孔容的80%，平均孔径为1.7～35.0nm。
[0007]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（1）中所述焙烧处理温度为500~1200℃，处理时间为2~12h。
[0008]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述活性炭可选用常规的粉末状活性炭商品，如各类木质活性炭、果壳活性炭、煤基活性炭。进一步优选
本专利技术中所使用的活性炭为粉末状活性炭，颗粒度150～500目，比表面积500～3000m2/g，平均孔径0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。
[0009]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述有机纤维丝为短切纤维丝，长度2～5mm，直径10～70nm。所述有机纤维包括聚酯纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种，且所述有机纤维能够被有机溶剂溶解。
[0010]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述无机粘结剂为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种。其中，所述硅酸盐类无机粘结剂具体可以是硅酸铝、硅酸钠、硅酸钙、硅酸二钙和硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸钠和/或硅酸铝；所述磷酸盐类无机粘结剂具体可以是磷酸铝、磷酸二氢铝、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种，优选为磷酸二氢铝和/或三聚磷酸钠。
[0011]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述硅铝复合土、活性炭、碱溶性纤维短切丝和无机粘结剂按质量比10～40：30～65：5～15：2～5混合。
[0012]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述成型的颗粒形状为规则几何形状。
[0013]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（2）中所述烘干条件为：烘干温度60
‑
150℃，烘干时间为2～24h。
[0014]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（3）中所述有机溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、三氯甲烷、丙酮等中的一种或几种。
[0015]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（4）中所述苛性钠溶液与硅铝复合土的用量按照Na：Si摩尔比为3～3.5的比例确定，所述苛性钠溶液浓度为7.5wt%～10wt%。
[0016]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（4）中所述干燥温度为50～90℃，干燥时间为2～24h。
[0017]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法中，步骤（4）中所述焙烧在氮气或惰性气体存在条件下进行，焙烧温度为300～1000℃，焙烧时间为2～10h。
[0018]本专利技术第二方面提供一种采用上述制备方法得到含有交联互通微米孔道的含炭载体。
[0019]上述含有交联互通微米孔道的含炭载体中，所述含炭载体包括活性炭、硅铝复合土、4A分子筛和粘结剂组分，所述4A分子筛相对结晶度为30～60；所述含炭载体具有三维孔道，且三维孔道由交联互通孔道彼此连通，其中一维孔道的孔直径为0.1～1.5nm，二维孔道的孔直径为1.5～5nm，三维孔道的孔直径为5～50nm，其中一维孔道的孔的孔容占总孔容的20%以上，优选为20%～45%，二维孔道的孔的孔容占总孔容的20%以上，优选为20%～40%，三维孔道的孔的孔容占总孔容的60%以下，优选为30%～50%。
[0020]与现有技术相比，本专利技术所述含有交联互通微米孔道的含炭载体制备方法具有如下优点：本专利技术首先提供了一种含有交联互通微米孔道的含炭载体制备方法，该制备方法采用硅铝复合土和粘合剂热处理后得到的物料为载体提供良好结构支撑；活性炭起吸附和提供催化活性位点的作用；使用有机纤维丝在载体成型前先与载体基质混合，成型固化后
再进一步用有机溶剂溶解除去，可以产生多级孔径贯穿孔道结构，将载体中原有的几级孔道贯穿联通，有利于反应物及产物在孔道内的扩散，提高传质效果；采用氢氧化钠溶液处理使载体前驱体中的大孔结构的硅铝复合土转晶产生微孔结构4A分子筛，孔径为0.1~1.5nm，增加了载体中微孔含量，提供了更高的表面积从而提高反应速率。而且载体表面层由硅铝复合土转晶形成的分子筛可以提高材料的快速吸附能力。
具体实施方式
[0021]下面结合具体的实施例来进一步说明本专利技术的制备方法，但是本专利技术的范围不只限于这些实施例的范围。
[0022]本专利技术实施例和比较例中，所述孔容、比表面积、孔分布采用低温液氮物理吸附法测定。本专利技术中，wt%为质量分数。本专利技术实施例和比较例中，相对结晶度采用X射线衍射法（徐如人, 庞文琴等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）高温焙烧硅铝复合土，处理后到改性硅铝复合土；（2）在水存在条件下，将改性硅铝复合土、活性炭、有机纤维丝、粘结剂混合均匀，经成型和烘干后得到颗粒A；（3）使用有机溶剂将颗粒A中的有机纤维丝溶解去除，得到物料C；（4）将物料C引入至苛性钠溶液中浸泡处理，滤去溶液后得到的物料经洗涤、干燥和焙烧后得到含炭载体。2.按照权利要求1所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中涉及到的硅铝复合土为粉末状，硅铝复合土中Si和Al的氧化物含量超过其总重量的80wt%，其中Al的氧化物含量超过27wt%。3.按照权利要求1所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述焙烧处理温度为500~1200℃，处理时间为2~12h。4.按照权利要求1所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述活性炭为粉末状活性炭，颗粒度150～500目，比表面积500～3000m2/g，平均孔径0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。5.按照权利要求1所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述有机纤维丝为短切纤维丝，长度2～5mm，直径10～70nm；所述有机纤维包括聚酯纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种，且所述有机纤维能够被有机溶剂溶解。6.按照权利要求1所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述无机粘结剂为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种。7.按照权利要求6所述含有交联互通微米孔道的含炭载体的制备方法，其特征在于：所述硅酸盐类无机粘结剂是硅酸铝、硅酸钠、硅酸钙、硅酸二钙和硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸钠和/或硅酸铝；所述磷酸盐类无机粘结剂是磷酸铝、磷酸二氢铝、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种，优选为磷酸二氢铝和/或三聚磷酸钠。8.按照权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：单广波，蒋广安，赵越，李宝忠，郭宏山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：