本发明专利技术公开了一种可采用电解吸方法脱附ＣＯ２的蜂窝状活性炭的制备方法。通过成型模具的结构设计，控制蜂窝状活性炭的孔径分布、孔道结构及其导电网络结构，通过添加剂配比及炭化、活化、沉积及步骤进行活性炭的成型及改性，制得可采用电解吸技术脱附ＣＯ２的蜂窝状活性炭。该蜂窝状活性炭对ＣＯ２具有良好的吸附能力和吸附选择性，而且克服了工程应用上所存在的压降、沟流、能耗大、吸脱附循环周期长等问题，对推动ＣＯ２吸附捕集技术的广泛应用具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种蜂窝状活性炭的制备方法，尤其涉及一种适用于电解吸技术吸附 co2的蜂窝状活性炭的制备方法。
技术介绍
经历了因全球气候变暖所导致的种种灾难，世界气象组织(丽0)和联合国环境署 成立了 "政府间气候变化专门委员会(IPCC)"，自此由C02等温室气体的过量排放而造成的 全球气候变暖问题成为全球关注的焦点。近期，有关"0)2的节能减排、捕集、封存与利用"问题均成为各国政府的重要议题，对中国而言，已由基础科学研究逐步发展到制约工业产 品出口创汇的"碳税"经济问题和影响中国在国际上的政治地位问题。显然，开发(A的捕 集技术意义至关重大。 在现有的0)2捕集技术中，主要有吸附法、吸收法、膜分离法三种。这三种方法都 有着各自的优点，同时均存在一定的不足，但最终评价方法好坏的标准将归结到"成本"上。 目前，吸收法主要是采用化学反应的方式将C02捕集起来，捕集量大，但吸收剂的再生能耗 较大，同时还存在大气速下产生的雾沫夹带、设备腐蚀等工程技术问题。采用膜分离技术， 可以实现对COj艮好的选择性分离效果，但目前尚未开发出可以广泛使用的膜材料。采用变 压吸附法也在工艺上得到应用，但是一般电厂、石灰窑等出来的烟道气的压力均接近常压， 必须进行气体压縮才能有效地实现气体分离，因此捕集成本也较高。 超级活性炭作为一种吸附材料，具有比表面积高、孔径可控等恃点，对0)2具有高 的吸附容量、快的吸脱附速度和良好的吸附选择性。但是，超级活性炭都是粉体物质，粒径 一般在5 20 ii m，如果直接用作吸附材料，在大空速工矿环境下必然存在严重的压降或沟 流现象。另外，近期采用吸附技术捕集C02得到快速发展，但脱附过程中的高能耗在一定程 度上使得该技术的成本大为增加，因此，开发新的吸脱附工艺对降低C02的吸附捕集技术的 成本至关重要。基于超级活性炭自身良好的导电性、耐水性和可成型性，
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术公开一种适用于电解吸进行吸附C02的蜂窝状活性 炭的制备技术，包括成型后的超级活性炭的孔道结构设计、表面化学修饰及其电导率控制， 旨在提高其在烟道气工矿环境下对C02的吸附容量、吸附选择性、吸脱附速度及其电解吸性 能。该技术一方面对C02的吸附容量高(2. 0 2. 8mmol/g)、吸附选择性好；另一方面，在电 解吸过程中，升温速度快(100 200°C /min)，能耗低(0. 5 2MJ/kg)，降温速度快(50 IO(TC /min)，因此，该技术能在保证良好吸附性能的前提下，降低能耗，是一种很有工业化 应用前景的C02吸附捕集技术。该技术一旦能推广应用，无疑对解决我国乃至全球的环境 污染、提高C02的综合利用、提升我国的国际地位均具有重要意义。 本专利技术是通过下述方案实现的 —种适用于电解吸技术吸附C02的蜂窝状活性炭的制备方法，其特征在于，所述方3法包括以下步骤 (1)将辅助粘结剂溶于沸水并搅拌，冷却至室温后，加入导电添加剂进行搅拌，然 后与活性炭混合制成浆体，其中辅助粘结剂导电添加剂活性炭的重量百分比为(2% 30% ) :(2% 15% ) :(60% 93% );将一定量的热固性酚醛树脂溶于乙醇，并与上述浆 体物质混合、辊撵，其中热固性酚醛树脂活性炭的重量比为(5 40) :100;将辊撵后的物质置于挤出成型机的物料筒中，按照0. 5 30cm/min的挤出速度通过物料筒底部的成型模 具挤出，制得蜂窝状活性炭，蜂窝状活性炭的外形、孔密度及孔型、孔径或边长尺寸主要取 决于成型模具的结构设计； 其中所述成型模具外型为圆形、方形或长方形，孔密度为2 15个/cm2，孔型为 圆形、方形或等边三角形，孔直径或边长为0. 6 3mm， 所述的辅助粘结剂为选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、纤维素中 的一种或多种， 所述的导电添加剂为选自活性炭纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、石墨、碳黑 中的一种； (2)将步骤(1)所制蜂窝状活性炭置于炭化炉中，以2 5°C /min的升温速率升温至120 250°C，固化1 2h，并在500 IOO(TC炭化1 2h，制得炭化的蜂窝状活性炭； (3)将步骤(2)所制炭化的蜂窝状活性炭置于化学气相沉积炉中，采用化学气相沉积技术，在600 IOO(TC，通入0. 5 1. 0L/min流量的改性物质对蜂窝状活性炭进行表面化学修饰，制得适用于电解吸技术吸附C02的蜂窝状活性炭； 其中所述的改性物质为选自氨气、甲胺、乙胺、甲烷、乙烷中的一种。 本专利技术在得到步骤(2)的炭化的蜂窝状活性炭后，先将所得蜂窝状活性炭置于化学活化炉中，采用二次化学活化技术，在600 IOO(TC，按0. 7L/min的流量通入活化剂，二次活化1 3h，再将活化的蜂窝状活性炭进行化学气相沉积，制得适用于电解吸技术吸附C02的蜂窝状活性炭； 其中活化剂为选自水蒸气、二氧化碳中的一种。 有益效果 本专利技术将超级活性炭制成蜂窝状之后，当其用作吸附材料时，在大空速环境下不 会存在压降或沟流现象，而且其导电性较好，可采用电解吸的方式快速脱除C02，能耗低，循 环时间短，对C02的吸附容量达2. 0 2. 8mmo 1/g、吸附选择性高于70 % 、解吸能耗低于2MJ/ kg。另外，该蜂窝状活性炭通过二次活化和/或化学气相沉积表面改性后，对C02气体不仅 吸附容量，而且具有良好吸附选择性。因此，该技术对推动(A捕集、封存与利用具有重要 意义。具体实施方式 实施例1 : 将5g甲基纤维素溶于沸水并搅拌，冷却至室温后与5g石墨、90g活性炭混合制成 浆体，再将15g热固性酚醛树脂溶于200ml乙醇，并与上述浆体物质混合、辊撵。将辊撵后 的物质置于挤出成型机的物料筒中，按照5cm/min的挤出速度制得圆柱形蜂窝状活性炭， 其孔密度为10个/cm2，孔形为圆形，孔直径1. 5mm。将所制蜂窝状活性炭置于炭化炉中，以5°C /min的升温速率升温至20(TC固化1. 5h，在80(TC炭化lh，然后将炭化的蜂窝状活性炭 置于化学气相沉积炉中，采用化学气相沉积技术，在800°C ，通入0. 6L/min流量的氨气进行 化学沉积1. 5h，制得本专利技术所需的蜂窝状活性炭。该蜂窝状活性炭的压縮强度为3. 6MPa， 电导率为3100s/m，在30°C /常压下对C02的饱和吸附量为2. 4mmol/g、0. 7mmol/cm3，在C02 浓度为15%的C02/N2混合气中对C02的吸附选择性为77%。 实施例2: 将实施例1所制的炭化的蜂窝状活性炭于800°C ，通入0. 7L/min流量的水蒸气进 行二次活化1. 5h后，置于化学气相沉积炉中，采用化学气相沉积技术，在800°C ，通入0. 6L/ min流量的氨气进行化学沉积1.5h，制得本专利技术所需的蜂窝状活性炭。该蜂窝状活性炭的 压縮强度为3. 3MPa，电导率为3030s/m，在30°C /常压下对C02的饱和吸附量为2. 8mmo1/ g、0. 82mmol/cm 在C02浓度为15%的C02/N2混合气中对C02的吸附选择性为87%。 实施例3 : 将5g甲基纤维素溶于沸水并搅拌，冷却至室温后与5g活性炭纤维、90g活性炭混 合制成浆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于电解吸技术脱附ＣＯ↓［２］的蜂窝状活性炭的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（１）将辅助粘结剂溶于沸水并搅拌，冷却至室温后，加入导电添加剂进行搅拌，然后与活性炭混合制成浆体，其中辅助粘结剂∶导电添加剂∶活性炭的重量百分比为（２％～３０％）∶（２％～１５％）∶（６０％～９３％）；将一定量的热固性酚醛树脂溶于乙醇，并与上述浆体物质混合、辊撵，其中热固性酚醛树脂∶活性炭的重量比为（５～４０）∶１００；将辊撵后的物质置于挤出成型机的物料筒中，按照０．５～３０ｃｍ／ｍｉｎ的挤出速度通过物料筒底部的成型模具挤出，制得蜂窝状活性炭；其中：所述成型模具外型为圆柱状、长方体或正方体，孔密度为２～１５个／ｃｍ↑［２］，孔型为圆形、方形或等边三角形，孔直径或边长为０．６～３ｍｍ，所述的辅助粘结剂为选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、甲基纤维素、纤维素中的一种或多种，所述的导电添加剂为选自活性炭纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、石墨、碳黑中的一种；（２）将步骤（１）所制蜂窝状活性炭置于炭化炉中，以２～５℃／ｍｉｎ的升温速率升温至１２０～２５０℃，固化１～２ｈ，并在５００～１０００℃炭化１～２ｈ，制得炭化的蜂窝状活性炭；（３）将步骤（２）所制炭化的蜂窝状活性炭置于化学气相沉积炉中，采用化学气相沉积技术，在６００～１０００℃，按０．５～１．０Ｌ／ｍｉｎ的流量通入改性物质，制得适用于电解吸技术脱附ＣＯ↓［２］的蜂窝状活性炭；其中：所述的改性物质为选自氨气、甲胺、乙胺、甲烷、乙烷中的一种。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：詹亮，谢菲，邓洪贵，葛明，唐丽，叶冉，乔文明，梁晓怿，凌立成，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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