一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]球形活性炭因具有球形度良好、填充密度高、微粒脫落少以及吸脫附速度快等特點，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、環(huán)保和催化劑載體等相關(guān)領(lǐng)域。球形活性炭按原料不同主要分為三類:煤基球形活性炭、高分子樹脂基球形活性炭和瀝青基球形活性炭。其中，煤基球形活性炭的優(yōu)點是原料價格便宜，來源廣泛，但是煤基活性炭的灰分高，雜質(zhì)多，機械強度低，從而限制了其應(yīng)用和發(fā)展。以高分子樹脂基和瀝青為前驅(qū)體制備的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率尚以及孔徑分布易控制等優(yōu)點而備受關(guān)注。
[0003]由于分子結(jié)構(gòu)上的差異，瀝青基球形活性炭和樹脂基球形活性炭的孔道結(jié)構(gòu)與機械強度有所不同。瀝青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脫附速率快的特點，而高分子基球形活性炭則具有較大的比表面積和較高的機械強度。若制備出的球形活性炭兼具兩者的特點，則對其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展意義重大。因此，研制高效能瀝青、樹脂復(fù)合球形活性炭是一種既有快速吸脫附性能，油水分離效果好，又具有高機械強度的球形活性炭，是一種優(yōu)良的活性炭材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭及其制備方法。本發(fā)明利用聚酯纖維、石墨烯等成分通過一系列的工藝改性后添加到瀝青包膜液中，通過在聚合物樹脂球表面形成快速吸附層，同時混合物形成多孔三維結(jié)構(gòu)，能夠使得產(chǎn)品進一步提升對油性物質(zhì)的吸附性，也能提升瀝青基的機械強度。
[0005]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、α -甲基苯乙烯39-42、甲酸丁酯25-28、偶氮二異丁腈2_3、二甲基丙烯酸乙二醇酯2-2.5、明膠2-3、焦亞硫酸鈉1-1.5、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、聚酯纖維4-5、硅烷偶聯(lián)劑kh560 1_2、石墨烯2_3、海藻酸鈉1_2 ；
本發(fā)明所述一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將明膠加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫后，加入焦亞硫酸鈉，攪拌至分散均勻，然后在氮氣保護下依次緩慢的加入甲酸丁酯、偶氮二異丁腈、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸環(huán)己酯、α-甲基苯乙稀，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用；
(2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將聚酯纖維放入粉碎機中粉碎成80目粉末，與石墨烯混合均勻形成混合粉末，將海藻酸鈉加入5倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，冷卻至室溫后與硅烷偶聯(lián)劑kh560混合，然后加入混合粉末，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-40分鐘形成糊狀物；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的糊狀物混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球；
(5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明以丙烯酸環(huán)己酯等單體等為原料，添加致孔劑甲酸丁酯等成分，通過懸浮聚合的方法得到不同直徑的聚合物微球，再將處理后的水溶性瀝青均勻地包覆在聚合物微球表面，再經(jīng)炭化、活化后制成表面有黑色光澤、大小均勻且具有高比表面積的球形活性炭。
[0007]本發(fā)明在瀝青包膜液中添加了聚酯纖維、石墨烯，通過一些列的改性，復(fù)配的成分能夠形成多孔三維結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品進一步提升對油性物質(zhì)的吸附性，也能提升瀝青基的機械強度。本發(fā)明高純度、低塵、耐磨損，易于流動，容易填充，本發(fā)明產(chǎn)品的應(yīng)用前景廣泛，可應(yīng)用于高潔凈度的環(huán)境控制、過濾器等的氣體處理、溶劑回收、水處理、香煙過濾嘴的填料、血液透析以及醫(yī)藥行業(yè)等。
具體實施方案
[0008]下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0009]—種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42、α -甲基苯乙烯39、甲酸丁酯25、偶氮二異丁腈2、二甲基丙烯酸乙二醇酯2、明膠2、焦亞硫酸鈉1、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25、聚酯纖維4、硅烷偶聯(lián)劑kh560 1、石墨烯2、海藻酸鈉I ;
本發(fā)明所述一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，由以下具體步驟制成:
(I)將明膠加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫后，加入焦亞硫酸鈉，攪拌至分散均勻，然后在氮氣保護下依次緩慢的加入甲酸丁酯、偶氮二異丁腈、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸環(huán)己酯、α-甲基苯乙稀，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用；
(2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用；
(3)將聚酯纖維放入粉碎機中粉碎成80目粉末，與石墨烯混合均勻形成混合粉末，將海藻酸鈉加入5倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，冷卻至室溫后與硅烷偶聯(lián)劑kh560混合，然后加入混合粉末，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成糊狀物；
(4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的糊狀物混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球；
(5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0010]本發(fā)明產(chǎn)品為黑色帶有光澤的球狀顆粒，對其進行檢測，比表面積為990m2/g，機械強度為6.25N。
【主權(quán)項】
1.一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成:丙烯酸環(huán)己酯42-46、Ct-甲基苯乙烯39-42、甲酸丁酯25-28、偶氮二異丁腈2-3、二甲基丙烯酸乙二醇酯2-2.5、明膠2-3、焦亞硫酸鈉1-1.5、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、聚酯纖維4-5、硅烷偶聯(lián)劑kh560 1_2、石墨烯2_3、海藻酸鈉1_2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將明膠加入100倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，緩慢降溫至室溫后，加入焦亞硫酸鈉，攪拌至分散均勻，然后在氮氣保護下依次緩慢的加入甲酸丁酯、偶氮二異丁腈、二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸環(huán)己酯、α-甲基苯乙稀，控制攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分，然后緩慢升溫至60°C，攪拌反應(yīng)60分鐘后，繼續(xù)升溫至80°C，以400轉(zhuǎn)/分的速度攪拌反應(yīng)4小時，用布氏漏斗過濾反應(yīng)液，將固體樹脂球用蒸餾水洗滌2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的樹脂球中加入3倍量的丙酮，邊攪拌邊水浴加熱至65-75°C，保持丙酮為回流狀態(tài)24小時后停止回流，然后將樹脂球取出，用蒸餾水洗滌3次，在50°C下的烘箱中烘干待用； (2)將磺化瀝青粉加入2倍量的蒸餾水洗滌，經(jīng)過在轉(zhuǎn)速為600轉(zhuǎn)/分的條件下攪拌60分鐘，待其靜置后收集上清液，然后將上清液放入烘箱中，以100°C的溫度烘干，然后將干燥后的上清液加入5倍量的蒸餾水，攪拌均勻至完全溶解形成水溶液待用； (3)將聚酯纖維放入粉碎機中粉碎成80目粉末，與石墨烯混合均勻形成混合粉末，將海藻酸鈉加入5倍量的蒸餾水中，加熱至完全溶解，冷卻至室溫后與硅烷偶聯(lián)劑kh560混合，然后加入混合粉末，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30-40分鐘形成糊狀物； (4)將步驟(2)得到的水溶液與步驟(3)的糊狀物混合，以600轉(zhuǎn)/分的速度攪拌30分鐘形成瀝青基混合包衣液，將步驟(I)得到的樹脂球放入包衣機中，控制包衣液的進料溫度為60-80°C，工作壓力為0.2-0.5MPa，將瀝青基混合包衣液均勻地包裹在樹脂球表面，得到復(fù)合小球； (5)將步驟(4)得到的復(fù)合小球送入高溫爐中，在氦氣保護下，以1-2°C/min的速度升溫至600-650°C，保溫炭化2小時，再以3-4°C /min的速度再升溫至750-850°C活化2小時，冷卻至室溫后得到粒徑為0.2-0.8mm的球形活性炭。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種添加聚酯纖維的提高機械強度的復(fù)合球形活性炭，其特征在于，由下列重量份的原料制備制成：丙烯酸環(huán)己酯42-46、α-甲基苯乙烯39-42、甲酸丁酯25-28、偶氮二異丁腈2-3、二甲基丙烯酸乙二醇酯2-2.5、明膠2-3、焦亞硫酸鈉1-1.5、蒸餾水適量、丙酮適量、磺化瀝青粉25-28、聚酯纖維4-5、硅烷偶聯(lián)劑kh560？1-2、石墨烯2-3、海藻酸鈉1-2；本發(fā)明在瀝青包膜液中添加了聚酯纖維、石墨烯，通過一些列的改性，復(fù)配的成分能夠形成多孔三維結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)品進一步提升對油性物質(zhì)的吸附性，也能提升瀝青基的機械強度。本發(fā)明高純度、低塵、耐磨損，易于流動，容易填充，應(yīng)用前景廣泛。
【IPC分類】B01J20/30, B01J20/20, C01B31/08
【公開號】CN105056879
【申請?zhí)枴緾N201510407246
【發(fā)明人】沈向洋, 劉鵬翔, 吳杰, 吳育兵, 吳悅琪
【申請人】安徽成方新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月13日