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          活性炭基催化劑載體及其制備方法

          發布時間:2021/6/4 8:58:33 作者:天都化機

          活性炭基催化劑載體及其制備方法


          一種活性炭基催化劑,其特征在于:該載體為活性炭,其表面酸性***能團數量為1.5~3.5mol/g,零電荷點PHPZC值為1~3,BET表征中孔的孔容比為70~90%。

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          活性炭基催化劑載體的制備方法,其工藝步驟為:

          ①脫灰處理:將活性炭與堿溶液按1:3~4的重量比進行混合,在室溫***100℃下緩慢攪拌1~2小時后過濾、水洗***中性;過濾后將活性炭與酸溶液按1:3~4的重量比進行混合,在室溫***100℃下緩慢攪拌1~2小時后過濾,得到脫灰活性炭;其中堿溶液和酸溶液的濃度為0.5~2mol/L,活性炭顆粒度為10~300目;

          ②浸漬預處理:將上述脫灰活性炭與浸漬溶液按照重量比1:2~6進行混合,在室溫浸泡10~24小時,然后過濾,干燥后得到浸漬預處理活性炭;

          ③熱處理:繼而將該預處理活性炭在密閉容器中加熱到150~280℃,保溫0.5~4小時后,冷卻***室溫得到活性炭基催化劑載體。

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          活性炭基催化劑載體的浸漬溶液的質量濃度為20~80%的溶液,該溶液是用強酸或硝酸鹽、過***鹽、過氧化物以任意比例混合溶于水中配制而成。


          以活性炭為載體的活性炭催化劑制備方法,其工藝步驟為:

          ①浸漬金屬鹽:將活性炭催化劑載體與金屬鹽溶液按1:1~4的質量比進行混合,攪拌下加熱回流1~5小時,冷卻***室溫后過濾,用***洗滌接近無色;

          ②烘干:將上述浸漬金屬鹽的活性炭加熱到120~500℃,保溫1~6小時后,冷卻***室溫后得到活性炭固體酸催化劑。

          活性炭催化劑的金屬鹽溶液的質量濃度為8~20%的過渡金屬鹽或稀土金屬鹽中的一種或溶液,該溶液是用強酸或硝酸鹽、過***鹽以任意比例混合溶于水或***配制而成。

          活性炭催化劑可以催化縮醛(酮)、酯類、烴類等的合成反應。

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          技術要求:

          外觀:黑色不規則小顆粒,無臭,無味。

          表觀密度(g/ml):0.385-0.420,平均粒徑440~490um;PH值:5~7。


          生產煤質活性炭的原料種類:可以作為活性炭的原料有褐煤、煙煤和無煙煤。國內的煤質活性炭原料主要采用山西大同地區的弱粘結性煙煤和寧夏的太西無煙煤。其中山西大同地區的弱粘結性煙煤由于化學活性好、灰分低(特別是其八層煤和十一層煤),而廣泛被用于加工制造原煤破碎活性炭。寧夏太西煤低灰、低硫、含碳量高,化學活性好,是生產***活性炭的優質原料,主要生產柱狀活性炭。

          以太西無煙煤為主要原料的合格原料煤入廠后,被粉碎到一定細度(一般為200目),然后配入適量粘接劑(一般為煤焦油)在混捏設備中混合均勻,然后在一定壓力下用一定直徑模具擠壓成炭條,炭條經炭化、活化后,再經過篩分、包裝制成成品活性炭。

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          炭化

          炭化是活性炭制造過程中的主要熱處理工序之一,炭化過程中大部分非碳元素—氫和氧因原料的高溫分解首先以氣體形式被排除,而獲釋的碳原子則組合成“通稱為基本石墨微晶”的有序結晶生成物。

          嚴格的說,炭化是在隔絕空氣的條件下進行的。炭化是指在低溫下(500℃左右)煤及煤瀝青的熱分解、固化以及煤焦油中低分子物質的揮發。

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          活化

          活化是賦予碳顆?;钚?,使炭形成多孔的微晶結構,具有發達的表面積的過程?;罨椒ㄍǔS腥N:化學***品活化法、物理活化法和物理化***合活化法。

          ①化學***品活化法    將含碳原料與化學***品活化劑混捏,然后炭化、活化制取活性炭。***品有ZnCl2、H3PO4、K2SO4K2S等。

          ②物理活化法(氣體活化法)   在火化過程中通入氣體活化劑如二氧化碳、水蒸氣、空氣等。

          ③物理化***合活化法   一般先進行化學***品活化,然后進行物理活化。由物理活化法(特別是用水蒸氣活化)制成的產品,微孔發達,對氣相物質有很好的吸附力,當然也可以通過控制炭的活化程度而用于液相吸附;由化學***品活化法制得的活性炭次微孔發達,多用于液相吸附。

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          氣體活化反應通過以下三個階段***終達到活化造孔的目的:***階段是開放原有的閉塞孔。即在高溫下,活化氣體首先與無序碳原子及雜質原子發生反應,將炭化時已形成但卻被無序碳原子及雜質原子所堵塞的孔隙打開,將基本微晶表面暴露出來。***階段是擴大原有孔隙。在此階段暴露出來的基本微晶表面上的碳原子與活化氣體發生氧化反應被燒失,使得打開的孔隙不斷擴大、貫通及向縱深發展。第三階段是形成新的孔隙。隨著活化反應的不斷進行,新的活性位暴露于微晶表面,于是這些新的活性點又能同活化氣體進行反應。微晶表面這種不均勻的燃燒,不斷地導致新孔隙的形成。隨著活化反應的進行,孔隙不斷的擴大,相鄰微晶之間的孔壁被完全燒失而形成較大的孔隙,導致中孔和大孔的孔容的增加,從而形成了活性炭大孔、中孔和微孔相連接的孔隙結構,具有發達的比表面積。

          氣體活化溫度:空氣的活化溫度為600℃左右,水蒸氣的活化溫度為800~950℃。由于水蒸氣能充分的擴散到炭的微晶表面,使活化反應能在整個炭顆粒內均勻進行,所以得到的比表面積大、吸附能力強的活性炭??偟恼J為,二氧化碳和水蒸氣作為活化劑活化的效果較好。

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          活性炭產品質量要求:

          ①成品活性炭(Φ1.5mm、Φ3.0mm、Φ3.8mm、Φ4.0mm):碘值1000mg/g,***60%,亞甲藍***mg/g,堆重460~530g/L,灰分10%,強度95%。

          ②篩下成品活性炭:碘值1000mg/g,灰分10%。

          ③破碎活性炭:碘值1000mg/g,亞甲藍***mg/g,破篩率70%。

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