一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410405528.7

申请日:

2014.08.18

公开号:

CN104176736A

公开日:

2014.12.03

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C01B 31/12申请日:20140818|||公开

IPC分类号:

C01B31/12

主分类号:

C01B31/12

申请人:

福建师范大学泉港石化研究院

发明人:

陈登龙; 王勇; 刘金玲; 黄秀萍; 伍毓强

地址:

362807 福建省泉州市泉港区驿峰路石化高新技术孵化基地

优先权:

专利代理机构:

福州君诚知识产权代理有限公司 35211

代理人:

戴雨君

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内容摘要

本发明涉及一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于:将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥和粉碎,与吡咯烷酮类酸性离子液体混合,并在30℃~100℃温度下搅拌10~300min后过滤得到预处理料;将预处理料与H3PO4均匀混合,蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化。冷却后先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。本发明制备过程不经过碳化过程直接进行活化,克服了传统工艺制备活性炭大量使用活化剂的缺点,工艺简单、离子液体可重复利用、对环境友好、污染少。

权利要求书

1.  一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于:
(1)将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥、粉碎至100~200目;将粉碎好的原料与吡咯烷酮类酸性离子液体按照质量比10:1~50混合,并在30℃~100℃温度下搅拌10~300min后过滤;
(2)将步骤(1)预处理好的原料与H3PO4按照1~6:1质量比均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化,在300~600℃活化温度下保温30-100min;
(3)冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。

2.
  根据权利要求1所述的一种离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于所述的吡咯烷酮类酸性离子液体为1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐、1-甲基-2-吡咯烷酮氯盐、1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐中的一种或几种任意比例的混合。

3.
  根据权利要求1所述的一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于所述的农林废弃物是指无患子果壳、茶叶渣、稻壳、棕榈壳、竹片或木屑。

说明书

一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域,具体涉及一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法。
技术背景
活性炭作为多孔吸附材料,具有丰富的孔隙结构、较高的比表面积、优良的吸附性能和稳定的化学性质,被广泛应用于化工、医疗、军事、环保等领域。
绝大多数活性炭制备需要经过碳化过程和活化过程,研究内容主要集中在原料、活化工艺、活化剂等方面的研究,对原料的预处理报道较少。
离子液体一般是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类,通常也称为室温离子。液体离子液体由于具有一些独特的性能,如具有不可燃、不挥发、可回收利用,以及对大多数化合物具有良好的溶解性等优点而被广泛应用于各研究领域。吡咯烷酮类酸性离子液体催化纤维素水解反应过程中,可使纤维素的脱水碳化,如冯建萍等人(冯建萍,刘民,郭新闻等,吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖[J].石油学报(石油加工),2012,28(5):775-782.)认为吡咯烷酮类酸性离子液体是比咪唑类酸性离子液体更优良的促进纤维素水解的催化剂。经过吡咯烷酮类酸性离子液体预处理原料,可以减少不经过碳化过程直接活化,而且可以减少活化剂的使用,降低对设备的腐蚀以及对环境的危害。
目前尚未见有关以离子液体预处理原料制备活性炭的报道。
发明内容
本发明提供了一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,以离子液体预处理原料、并直接活化制备活性炭。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
(1)将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥、粉碎至100~200目;将粉碎好的原料与吡咯烷酮类酸性离子液体按照质量比10:1~50混合,并在30℃~100℃温度下搅拌10~300min后过滤,滤液可进行下次使用。
(2)将步骤(1)预处理好的原料与H3PO4按照1~6:1质量比均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化,在300~600℃活化温度下保温30-100min。
(3)冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。
本发明步骤(1)中所述的吡咯烷酮类酸性离子液体为1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、1-甲基-2-吡咯烷酮氯盐([Hnmp]Cl)、1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐([Hnmp]CH3SO3)中的一种或几种任意比例的混合。
本发明所述的农林废弃物是指无患子果壳、茶叶渣、稻壳、棕榈壳、竹片或木屑。
本发明的优点在于制备过程不经过碳化过程直接进行活化,克服了传统工艺制备活性炭大量使用活化剂的缺点,具有工艺简单、离子液体可重复利用、对环境友好、污染少等优点。
具体实施方式
以下是本发明的几个具体实施例,进一步说明本发明,但是本发明不仅限于此。
实施例1
将无患子残渣洗净、干燥、粉碎至100目;将粉碎好的原料100g与100g的1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)混合,并在50℃温度下搅拌60min,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60g与20g的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在400℃活化温度下保温60min,升温速率为10℃/min。冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能:BET比表面积达1498m2/g,亚甲基蓝吸附值244mg/g。
实施例2
将茶叶渣洗净、干燥、粉碎至200目;将粉碎好的原料100g与200g的1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、50g的1-甲基-2-吡咯烷酮氯盐([Hnmp]Cl)混合,并在90℃温度下搅拌60min,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60g与10g的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在600℃活化温度下保温60min。冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能:BET比表面积达1156m2/g,亚甲基蓝吸附值207mg/g。
实施例3
将木屑洗净、干燥、粉碎至100目;将粉碎好的原料100g与300g的1-甲基-2-吡咯烷酮氯盐([Hnmp]Cl)、100g的1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐([Hnmp]CH3SO3)混合,并在90℃温度下搅拌200min,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60g与50g的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在550℃活化温度下保温100min。冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能:BET比表面积达893m2/g,亚甲基蓝吸附值175mg/g。
实施例4
将竹片洗净、干燥、粉碎至150目;将粉碎好的原料100g与300g的1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐([Hnmp]CH3SO3)混合,并在60℃温度下搅拌300min,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60g与30g的H3PO4均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在500℃活化温度下保温60min。冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能:BET比表面积达1779m2/g,亚甲基蓝吸附值253mg/g。
实施例5
将棕榈壳洗净、干燥至恒重、粉碎至120目;将粉碎好的原料100g与200g的1-甲基-2-吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO4)、100g的1-甲基-2-吡咯烷酮氯盐([Hnmp]Cl)、50g的1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐([Hnmp]CH3SO3)混合,并加50ml蒸馏水浸没,并在45℃温度下搅拌200min,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60g与60g的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2h后,于105℃的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在600℃活化温度下保温90min。冷却后,将活性炭先用1mol/L盐酸溶液浸泡2h,再用热蒸馏水洗涤至pH不变,放入110℃恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能:BET比表面积达2051m2/g,亚甲基蓝吸附值407mg/g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

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1、10申请公布号CN104176736A43申请公布日20141203CN104176736A21申请号201410405528722申请日20140818C01B31/1220060171申请人福建师范大学泉港石化研究院地址362807福建省泉州市泉港区驿峰路石化高新技术孵化基地72发明人陈登龙王勇刘金玲黄秀萍伍毓强74专利代理机构福州君诚知识产权代理有限公司35211代理人戴雨君54发明名称一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法57摘要本发明涉及一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥和粉碎,与吡咯烷酮类酸性离子液体混合,并在30100温度下搅。

2、拌10300MIN后过滤得到预处理料;将预处理料与H3PO4均匀混合,蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化。冷却后先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。本发明制备过程不经过碳化过程直接进行活化,克服了传统工艺制备活性炭大量使用活化剂的缺点,工艺简单、离子液体可重复利用、对环境友好、污染少。51INTCL权利要求书1页说明书3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页10申请公布号CN104176736ACN104176736A1/。

3、1页21一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于(1)将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥、粉碎至100200目;将粉碎好的原料与吡咯烷酮类酸性离子液体按照质量比10150混合,并在30100温度下搅拌10300MIN后过滤;(2)将步骤(1)预处理好的原料与H3PO4按照161质量比均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化,在300600活化温度下保温30100MIN;(3)冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。2根据权利要求。

4、1所述的一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于所述的吡咯烷酮类酸性离子液体为1甲基2吡咯烷酮硫酸氢盐、1甲基2吡咯烷酮氯盐、1甲基2吡咯烷酮甲基磺酸盐中的一种或几种任意比例的混合。3根据权利要求1所述的一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,其特征在于所述的农林废弃物是指无患子果壳、茶叶渣、稻壳、棕榈壳、竹片或木屑。权利要求书CN104176736A1/3页3一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法技术领域0001本发明属于化工技术领域,具体涉及一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法。技术背景0002活性炭作为多孔吸附材料,具有丰富的孔隙结构、较高的比表面积、优良的吸附性能和。

5、稳定的化学性质,被广泛应用于化工、医疗、军事、环保等领域。0003绝大多数活性炭制备需要经过碳化过程和活化过程,研究内容主要集中在原料、活化工艺、活化剂等方面的研究,对原料的预处理报道较少。0004离子液体一般是由特定的体积相对较大的结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的无机或有机阴离子构成的、在室温或室温附近温度下呈液体状态的盐类,通常也称为室温离子。液体离子液体由于具有一些独特的性能,如具有不可燃、不挥发、可回收利用,以及对大多数化合物具有良好的溶解性等优点而被广泛应用于各研究领域。吡咯烷酮类酸性离子液体催化纤维素水解反应过程中,可使纤维素的脱水碳化,如冯建萍等人(冯建萍,刘民,郭新闻等,。

6、吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖J石油学报(石油加工),2012,28(5)775782)认为吡咯烷酮类酸性离子液体是比咪唑类酸性离子液体更优良的促进纤维素水解的催化剂。经过吡咯烷酮类酸性离子液体预处理原料,可以减少不经过碳化过程直接活化,而且可以减少活化剂的使用,降低对设备的腐蚀以及对环境的危害。0005目前尚未见有关以离子液体预处理原料制备活性炭的报道。发明内容0006本发明提供了一种以离子液体预处理原料制备活性炭的方法,以离子液体预处理原料、并直接活化制备活性炭。0007为实现上述目的,本发明采用如下技术方案(1)将制备活性炭的农林废弃物洗净、干燥、粉碎至100200目;将。

7、粉碎好的原料与吡咯烷酮类酸性离子液体按照质量比10150混合,并在30100温度下搅拌10300MIN后过滤,滤液可进行下次使用。0008(2)将步骤(1)预处理好的原料与H3PO4按照161质量比均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2的保护下对混合料进行活化,在300600活化温度下保温30100MIN。0009(3)冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭。0010本发明步骤(1)中所述的吡咯烷酮类酸性离子液体为1甲基2吡咯烷酮硫酸氢盐(HNMPHSO4)、1。

8、甲基2吡咯烷酮氯盐(HNMPCL)、1甲基2吡咯烷酮甲基磺酸盐(HNMPCH3SO3)中的一种或几种任意比例的混合。说明书CN104176736A2/3页40011本发明所述的农林废弃物是指无患子果壳、茶叶渣、稻壳、棕榈壳、竹片或木屑。0012本发明的优点在于制备过程不经过碳化过程直接进行活化,克服了传统工艺制备活性炭大量使用活化剂的缺点,具有工艺简单、离子液体可重复利用、对环境友好、污染少等优点。具体实施方式0013以下是本发明的几个具体实施例,进一步说明本发明,但是本发明不仅限于此。0014实施例1将无患子残渣洗净、干燥、粉碎至100目;将粉碎好的原料100G与100G的1甲基2吡咯烷酮硫。

9、酸氢盐(HNMPHSO4)混合,并在50温度下搅拌60MIN,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60G与20G的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在400活化温度下保温60MIN,升温速率为10/MIN。冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能BET比表面积达1498M2/G,亚甲基蓝吸附值244MG/G。0015实施例2将茶叶渣洗净、干燥、粉碎至200目;将粉碎好的原料100G与200G的1甲基2吡。

10、咯烷酮硫酸氢盐(HNMPHSO4)、50G的1甲基2吡咯烷酮氯盐(HNMPCL)混合,并在90温度下搅拌60MIN,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60G与10G的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在600活化温度下保温60MIN。冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能BET比表面积达1156M2/G,亚甲基蓝吸附值207MG/G。0016实施例3将木屑洗净、干燥、粉碎至100目;将粉碎好的原料1。

11、00G与300G的1甲基2吡咯烷酮氯盐(HNMPCL)、100G的1甲基2吡咯烷酮甲基磺酸盐(HNMPCH3SO3)混合,并在90温度下搅拌200MIN,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60G与50G的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在550活化温度下保温100MIN。冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能BET比表面积达893M2/G,亚甲基蓝吸附值175MG/G。0017实施例4将竹片洗净、。

12、干燥、粉碎至150目;将粉碎好的原料100G与300G的1甲基2吡咯烷酮甲基磺酸盐(HNMPCH3SO3)混合,并在60温度下搅拌300MIN,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60G与30G的H3PO4均匀混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在500活化温度下保温60MIN。冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能BET比表面积达1779M2/G,亚甲基蓝吸附值253MG/G。说明书CN104176736A3/。

13、3页50018实施例5将棕榈壳洗净、干燥至恒重、粉碎至120目;将粉碎好的原料100G与200G的1甲基2吡咯烷酮硫酸氢盐(HNMPHSO4)、100G的1甲基2吡咯烷酮氯盐(HNMPCL)、50G的1甲基2吡咯烷酮甲基磺酸盐(HNMPCH3SO3)混合,并加50ML蒸馏水浸没,并在45温度下搅拌200MIN,搅拌结束后过滤。将预处理好的原料60G与60G的H3PO4混合,加蒸馏水浸没并搅拌2H后,于105的恒温鼓风干燥箱干燥,固化后放入管式炉中,在N2保护下对混合料进行活化,在600活化温度下保温90MIN。冷却后,将活性炭先用1MOL/L盐酸溶液浸泡2H,再用热蒸馏水洗涤至PH不变,放入110恒温鼓风干燥箱烘干,即得活性炭试样。所制备的活性炭具有如下性能BET比表面积达2051M2/G,亚甲基蓝吸附值407MG/G。0019以上所述仅为本发明的较佳实施例,凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。说明书CN104176736A。

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