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一种吸附层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法

阅读:512发布:2023-01-22

专利汇可以提供一种吸附层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 吸附 煤 层气甲烷的超微孔 活性炭 球的制备方法,包括如下步骤:(1)将 葡萄糖 溶于去离子 水 中,调节溶液pH值为11-13,得A品;(2)将A品在170-200℃下水热保温4-6小时,冷却至室温,得B品;(3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和 乙醇 反复洗涤3-5次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20小时,得C品;(4)将C品在氮气氛围下升温至700℃, 焙烧 0.5-1.5小时,得D品;(5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤1-3次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20h,即得超微孔活性炭球。本发明制得的超微孔活性炭球具有 孔径分布 均一,吸附分离效果好,孔径可调,制备过程环境友好的特点。,下面是一种吸附层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种吸附层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将葡萄糖溶于去离子中,调节溶液pH值为11-13,得A品;
(2)将A品在170-200℃下水热保温4-6小时,冷却至室温,得B品;
(3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和乙醇反复洗涤3-5次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20小时,得C品;
(4)将C品在氮气氛围下升温至700℃,焙烧0.5-1.5小时,得D品;
(5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤1-3次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20h,即得超微孔活性炭球。
2.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
步骤(1)所述pH值调节为12。
3.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
步骤(3)所述烘箱温度为80℃,干燥时间为12小时。
4.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
步骤(4)所述氮气流速为300ml/min。
5.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
所述步骤(4)是以15K/min的升温速率升温至700℃。
6.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
步骤(4)所述焙烧时间为1小时。
7.根据权利要求1所述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,其特征在于:
步骤(5)所述烘箱温度为80℃,干燥时间为12小时。

说明书全文

一种吸附层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种超微孔活性炭球的制备方法,特别是一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法

背景技术

[0002] 现目前,对于煤层气甲烷的分离富集目前主要有深冷分离法、膜分离法、合物分离法、吸附分离法等,对比这几种方法,吸附分离法由于其工艺简单、操作方便、能耗低和投资少等优势而受到较多关注,但吸附分离法对于吸附剂的分离吸附性能有着较高的要求。
[0003] 目前常见的吸附剂包括沸石分子筛、金属有机框架、活性材料等,这几种材料在煤层气甲烷分离富集方面各有优势,相较之下,活性炭由于其原料来源广、价格经济、稳定性好、吸附容量大、吸脱附等特点成为低浓度煤层气甲烷分离富集的首选吸附剂。
[0004] 但传统活性炭吸附剂存在孔径分布大导致分离效果较差的不足,因此制备孔径高度均一的活性炭吸附剂十分必要。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于,提供一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法。本发明制得的超微孔活性炭球具有孔径分布均一,吸附分离效果好,孔径可调,制备过程环境友好的特点。
[0006] 本发明的技术方案:一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,包括如下步骤:
[0007] (1)将葡萄糖溶于去离子水中,调节溶液pH值为11-13,得A品;
[0008] (2)将A品在170-200℃下水热保温4-6小时,冷却至室温,得B品;
[0009] (3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和乙醇反复洗涤3-5次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20小时,得C品;
[0010] (4)将C品在氮气氛围下升温至700℃,焙烧0.5-1.5小时,得D品;
[0011] (5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤1-3次,置于70-90℃烘箱中干燥10-20h,即得超微孔活性炭球。
[0012] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤(1)所述pH值调节为12。
[0013] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤(3)所述烘箱温度为80℃,干燥时间为12小时。
[0014] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤(4)所述氮气流速为300ml/min。
[0015] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,所述步骤(4)是以15K/min的升温速率升温至700℃。
[0016] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤(4)所述焙烧时间为1小时。
[0017] 前述的吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤(5)所述烘箱温度为80℃,干燥时间为12小时。
[0018] 本发明的有益效果
[0019] 本发明通过以葡萄糖为原料,通过控制pH值的范围,并以上述的工艺方法进行制备超微孔活性炭球,制备得到的超微孔活性炭球的孔径分布较为均一,提高了甲烷的吸附和分离效果;同时,在制备过程中孔径可调,可以根据实际使用需求制备不同孔径大小的活性炭;此外,本发明的制备工艺在制备过程中不产生破坏环境的有害物质和废渣,具有环境友好的优点。
[0020] 实验例:
[0021] 将9g葡萄糖溶于50mL去离子水中,并通过HCl和KOH溶于将pH调节至1、4、6、8、10、12,通过水热法制备得到活性炭,并对其对模拟煤层气的分离吸附性能进行评价(实验装置如图1),并利用ASPA2020物理吸附仪对其孔结构进行表征。表征结果如表1[0022] 表1不同pH下所制得的活性炭的评价及表征数据
[0023]
[0024] 根据甲烷分子动学尺寸及气体吸附规律,甲烷分子的最佳吸附孔径为2-3倍分子动力学直径(甲烷分子动力学直径为0.38nm),即孔径为0.76~1.14nm的微孔对甲烷分子有最佳的吸附效果,也就是pH值为12时制得的活性炭球的效果最好。附图说明
[0025] 附图1为本发明实验的装置图;
[0026] 附图标记说明:1-气源;2-质量流量控制器;3-真空表;4-真空;5-吸附柱;6-低温恒温水槽;7-气象色谱仪;8-电脑。

具体实施方式

[0027] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明,但并不作为对本发明限制的依据。
[0028] 本发明的实施例
[0029] 实施例1:一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤如下:
[0030] (1)将葡萄糖溶于去离子水中,调节溶液pH值为12,得A品;
[0031] (2)将A品在190℃下水热保温5小时,冷却至室温,得B品;
[0032] (3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和乙醇反复洗涤4次,置于80℃烘箱中干燥12小时,得C品;
[0033] (4)将C品在氮气氛围(300ml/min)下以15K/min的升温速率升温至700℃,焙烧1小时,得D品;
[0034] (5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤2次,置于80℃烘箱中干燥10-20h,即得超微孔活性炭球。
[0035] 实施例2:一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤如下:
[0036] (1)将葡萄糖溶于去离子水中,调节溶液pH值为11,得A品;
[0037] (2)将A品在170℃下水热保温4小时,冷却至室温,得B品;
[0038] (3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和乙醇反复洗涤3次,置于70℃烘箱中干燥10小时,得C品;
[0039] (4)将C品在氮气氛围(300ml/min)下以15K/min的升温速率升温至700℃,焙烧0.5小时,得D品;
[0040] (5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤1次,置于70℃烘箱中干燥10h,即得超微孔活性炭球。
[0041] 实施例3:一种吸附煤层气甲烷的超微孔活性炭球的制备方法,步骤如下:
[0042] (1)将葡萄糖溶于去离子水中,调节溶液pH值为13,得A品;
[0043] (2)将A品在200℃下水热保温6小时,冷却至室温,得B品;
[0044] (3)将B品分离,取固体物质,并用蒸馏水和乙醇反复洗涤5次,置于90℃烘箱中干燥20小时,得C品;
[0045] (4)将C品在氮气氛围(300ml/min)下以15K/min的升温速率升温至700℃,焙烧1.5小时,得D品;
[0046] (5)将D品用蒸馏水和乙醇洗涤3次,置于90℃烘箱中干燥20h,即得超微孔活性炭球。
[0047] 以上所述,仅为本发明创造较佳的具体实施方式,但本发明创造的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造揭露的技术范围内,根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
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