一種製備碳分子篩的方法

2023-05-21 15:16:01 5

專利名稱：一種製備碳分子篩的方法
技術領域：
本發明屬於碳分子篩的製備技術領域，具體涉及一種製備碳分子篩的方法。
背景技術：
碳分子篩(carbon molecular sieve簡稱CMS)在廣義上一種碳質吸附劑，狹義上 是微孔分布均勻的活性炭，它是由結晶碳和無定形碳構成，具有高度發達的孔隙結構和接 近被吸附分子直徑的楔形極微孔，而且孔徑分布均勻、能夠把立體結構大小有差異的分子 分離。目前，碳分子篩已在食品衛生、醫療、催化、空分制氮、焦爐氣中氫氣的回收等方面得 到廣泛的應用。通常來說，多孔炭孔徑分布越集中，產品的性能就越好，因此對孔徑進行有 效的控制就成了炭材料研究者所追求的目標。 儘管人們在孔徑大小及其分布方面做了大量的研究，並提出了很多孔徑控制的方 法，但由於傳統的多孔炭材料多為天然含碳物質，比如煤、石油焦、植物基纖維質等，由於這 些前驅體本身特性(如組成、結構、灰分等)的限制，儘管製備工藝不斷提高，但孔徑控制的 效果仍不理想。

發明內容
本發明的目的是提供一種製備碳分子篩的方法，其製造所得的碳分子篩的孔徑分 布範圍較小，孔結構較為理想。 為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案一種製備碳分子篩的方法，其包括 如下步驟 1)將選取的原料煙煤在300 60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2 4小時； 2)將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下； 3)將粉碎後的煤樣在500 120(TC的溫度下炭化1 4小時，或將粉碎後的煤樣
用N，N' _ 二甲基甲醯胺溶劑浸潤後與聚醯胺酸溶液混合，混和時聚醯胺酸的質量含量不超
過50c/0，再將所得混合物研磨共混1 3小時，並在500 1200°C的溫度下炭化1 4小
時； 4)將炭化所得物按鹼炭質量比為2 : 1 7 : 1加入K0H，研磨共混後在溫度 500 80(TC時活化1 4小時； 5)將活化所得物酸洗，酸的濃度為0. lmol/L 2mol/L，再水洗至中性即得到碳分 子篩。 煤是一種具有較為發達的孔隙結構的物質，且價格低廉，來源廣泛，是製取碳分子 篩的一種較為理想的原料；聚醯胺酸也是製備碳分子篩的理想碳源，由上述技術方案可知， 本發明中以煙煤為主要原料，採用液相炭沉積的方法，再通過活化劑處理，用原煤或原煤與 聚醯胺酸溶液混合製備碳分子篩，改善了傳統方法製備碳分子篩的孔結構不是很理想的問 題，採用本發明製造方法所得的碳分子篩的孔徑分布範圍較小，孔結構較為理想。


圖1是聚醯胺酸的傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)測試 圖2是煤樣的傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)測試圖； 圖3是未加入KOH活化和一定比例的KOH加入後不同含量的聚醯胺酸的N2吸附實驗結果； 圖4是不同含量的聚醯胺酸炭化後的全孔範圍內的孔徑分布圖。
具體實施例方式
本發明中通過煙煤或煙煤與聚醯胺酸的混合物作為碳分子篩的碳源，在本發明的實驗中主要用煙煤，由於煙煤的灰分相對較低，因而所得產品的灰分也較少，為製備性質優良的多孔碳奠定了良好的基礎，原煙煤中易揮發組分的多少對活化效果有一定的影響，故需要先對原料進行加熱，以使易揮發組分的逸出，在原煙煤中形成一定的初始孔隙，通過這些初始孔隙，可以縮短活化劑進入反應場所的時間，並可使活化劑與原料充分接觸並發生反應。 本發明在實驗時所用的聚醯胺酸溶液是按照如下過程合成將相同物質的量(比如相同摩爾的量)的均苯四羧酸二酐(PMDA)和4' ，4-二氨基二苯醚(0DA)分別加入適量的N， N' _ 二甲基甲醯胺(DMF)並攪拌溶解，在冰水浴中控制反應溫度為0 5t:，攪拌反應，反應時間至少為20小時得到聚醯胺酸溶液，這樣可確保反應完全，反應中均苯四羧酸二酐N， N' -二甲基甲醯胺和4' ，4-二氨基二苯醚N， N' -二甲基甲醯胺的質量比均為3 : 7，其中所述的均苯四羧酸二酐、4' ，4-二氨基二苯醚及N，N'-二甲基甲醯胺(DMF)均為分析純。 所述的固含量是指相同摩爾量的均苯四羧酸二酐和4' ，4-二氨基二苯醚分別按照質量百分比為30X的比例溶解在N，N'-二甲基甲醯胺(DMF)中，將兩者共同加入反應器中在冰水浴條件下反應，反應結束後得到的聚合物聚醯胺酸溶液的固含量為30%。
將選取的原料煤樣在300 60(TC下，在氮氣氛圍環境下加熱，時間維持在2 4小時，以除去揮發成份並形成初始的孔道；然後將所得煤樣冷卻乾燥，用行星式球研磨機充分研磨至80目以下，以便更好的與聚醯胺酸溶液混合；將粉碎後的煤樣用一定量的N，N' -二甲基甲醯胺(DMF)溶劑浸潤，用N，N' -二甲基甲醯胺浸潤煤樣可更好的與聚醯胺酸溶液相溶，再與合成的聚醯胺酸溶液混合，混和時聚醯胺酸的質量含量不超過50c/0，本發明優選的聚醯胺酸的質量含量為20c/0，混合後球磨共混1 3小時以脫除N， N' - 二甲基甲醯胺(DMF)，再在500 120(TC的溫度下炭化1 4小時，炭化的具體步驟是先將煤樣與聚醯胺酸的混合物在40(TC恆溫1小時，使混合的聚醯胺酸完成醯亞胺化，再逐漸升溫進行炭化，升溫速率為1 5°C /min，本發明優選的是在65(TC恆溫2小時進行炭化；再將炭
化所得物按鹼炭質量比為2 : 1 7 : l加入K0H(分析純)，優選的鹼炭質量比為6 : i，
此範圍內的鹼炭比可確保炭化所得物完成活化，並形成高的微孔體積和比表面積，將炭化所得物在溫度為500 80(TC時活化1 4小時，升溫速率為1 5°C /min，這樣可確保混合物中的聚醯亞胺能夠成為非晶態碳，成為碳分子篩；再將活化所得物用酸洗，酸的濃度為0. lmol/L 2mol/L，再水洗至中性即得到碳分子篩。 在本發明中，當用煙煤樣製備碳分子篩時，就是將選取的原料煤樣在300 600°C
4熱，時間維持在2 4小時，以除去揮發成份並形成初始的孔道；然
後將所得煤樣冷卻乾燥並充分研磨粉碎至80目以下，之後直接在500 1200°C的溫度下炭化1 4小時，再將炭化所得物按鹼炭質量比為2 : 1 7 : 1加入K0H(分析純)，優選的
鹼碳比為6 : i，此範圍內的鹼碳比可確保炭化所得物活化完全，並得到高的微孔體積和比
表面積，將炭化所得物在溫度為500 800°C時活化1 4小時，升溫速率為1 5°C /min，這樣可確保混合物中的聚醯亞胺能夠成為非晶態碳，成為碳分子篩；再將活化所得物酸洗，酸的濃度為0. lmol/L 2mol/L，再水洗至中性即得到碳分子篩，其中上述K0H是天津市大茂化學試劑廠生產的分析純。 本發明中所述的酸包括有機酸和無機酸，優選的是鹽酸，且鹽酸的濃度為0. lmo1/
L 2mol/L，酸洗不僅可以除去體系中未反應的K0H，同時還可以除去煤樣中的可溶灰分和
無機鹽等，對提高碳分子篩的比表面積和微孔體積都有很好的效果。 對本發明所製得的產物所進行的結構及性能測試，採用如下方式 (1)聚醯胺酸的結構表徵及與煤樣的共混炭化的情況由FTIR進行； (2)對於多孔炭比表面積和孔結構的評價，N2吸附採用美國Micromeritics公司
生產的ASAP2010物理吸附儀，用高純氮作為吸附介質，以液氮為冷阱，依據靜態低溫氮吸
附容量法進行有關參數的測定。
o 參看圖l所示，可以看出聚醯胺酸的幾組特徵基團(一g一n 在1780cm—\
1380cm—\720cm—、 —^ —^一)在3230cm—\3400cm—\ 1570cm—、 一<||—0h 在1680cm—1特徵吸收峰較為明顯。 參看圖2所示，圖2中的a線條為原煤的FTIR圖，b線條為60(TC前處理後的煤樣的FTIR圖，可以看出煤樣經過高溫處理以後，一些極性基團明顯減少，煤樣中的小分子及一些有機基團經過高溫後已經從煤基體中逸出，初步形成一些孔道，為後面聚醯胺酸與煤樣的共混提供了條件。 圖3為未加入K0H活化和一定質量比的K0H加入後不同含量的聚醯胺酸的^吸附實驗結果，圖中coal為未活化的煤樣的N2吸附等溫線，activated coal為活化的煤樣的N2吸附等溫線，activated coal and 20% PI為活化的煤樣與20%含量的聚醯胺酸相混合的N2吸附等溫線，activated coal and 50% PI為活化的煤樣與50%含量的聚醯胺酸相混合的^吸附等溫線。由圖示可知四個樣品的^吸附等溫線均為五類等溫線中典型的第I類等溫線，說明這四種樣品都是以微孔為主的微孔型吸附劑。由表1所示，經過活化以後，樣品的吸附等溫線可以明顯的看出活化以後吸附量顯著增加，比表面積顯著提高。樣品的吸附等溫線都有一些拖尾，說明兩樣品均含有少量中孔。這一點從後面的孔徑分布圖也可以看出。同時可以看出聚醯胺酸的加入對總的比表面積的提高沒有幫助，反而加入聚醯胺酸以後比表面積有所下降，但微孔面積顯著提高，也可從表l的數據看出。可以理解為聚醯胺酸在與具有相對較大孔徑的煤樣混合過程，聚醯胺酸進入了孔道中，在加熱炭化的過程中，沉積在大孔的壁上，使微孔面積顯著提高，而使總的比表面積有所下降。但是這種對孔徑的調節並不是隨著聚醯胺酸的量的增多而越來越好，當聚醯胺酸的質量含量為20%時，微孔體積和面積都要比原煤和聚醯胺酸質量含量為50%的樣品顯著提高，總比表面積的略微下
5降對其實用性的影響不大。 表l不同體系cms樣品性能
樣品 原煤樣聚醯胺酸原煤樣聚醯胺酸聚醯胺
1 含量50% 2 含量20% 酸
含量50%
K0H活化未活化鹼碳質量比為6:1
比表面積(m7g)130. 1170. 561547. 00 1406. 311522.45
微孔面積(mVg)48. 9641.96391.60 900.01430. 10
微孔體積(cmVg)0. 0260. 0220. 230. 490.25
平均孔徑(nm)8.615. 632. 362. 312.40 圖4是不同含量聚醯亞胺碳化後的樣品的全孔範圍內的孔徑分布圖，圖中activated coal為活化的煤樣的孔徑分布圖，activated coaland 20XPI為活化的煤樣與20%含量的聚醯胺酸相混合的孔徑分布圖，activated coal and 50% PI為活化的煤樣與50%含量的聚醯胺酸相混合的孔徑分布圖。由圖4可以看出當煤樣與20%含量的聚醯胺酸相混合時，孔徑大於2. 0nm的孔含量明顯減少，孔徑主要集中在0. 5咖-2nm範圍之間。由氣相炭沉積機理，適量的聚醯胺酸在炭化時會沉積在孔道的壁上，使大孔縮小到微孔，經過活化以後，進一步侵蝕聚醯亞胺的碳沉積點，提高其微孔容積。但高含量的聚醯胺酸高溫形成聚醯亞胺再進行碳化沉積時會堵塞部分孔道，這也可從圖3中比表面積的減少中看出。由於相界相容性的問題，這些孔道中的碳會在活化時被KOH侵蝕。從圖4也可以看出原煤和含50%聚醯胺酸的兩個樣品，孔徑分布變化不大。 本發明成功地以煙煤為原料，通過與聚醯胺酸共混的方法合成了總比表面積和微孔體積和面積都具有實用性的碳分子篩。通過控制聚醯胺酸的用量來調節孔的結構，孔徑分布範圍明顯縮小，主要是聚醯胺酸與煙煤複合以後對煤樣的孔徑大小等起到顯著地的輔助調節作用。
實施例1 原煤將選取的原煤在300°C的溫度下，於氮氣氛圍中加熱4小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；然後將粉磨後的煤樣在50(TC恆溫炭化4小時，升溫速率為rC/min;將K0H與炭化所得物按照鹼炭質量比為7 : 1球磨共混後在50(TC恆溫4小時活化，升溫速率為1°C /min ;然後將活化所得物冷卻至室溫，用0. lmo1/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾後即得粉狀碳分子篩；微孔面積159. 3m7g和微孔體積為0. 17cm3/g。
實施例2 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 10時將選取的原煤在30(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱4小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量1/3量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨2小時，在40(TC恆溫1小時，再在50(TC炭化3小時，升溫速率1°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為7 : 1球磨共混後在50(TC恆溫4小時活化，升溫速率為1°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用0. 2mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積143. 2m7g和微孔體積為0. 19cm3/g。
實施例3 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 10時將選取的原煤在30(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱4小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量1/3量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨1小時，在40(TC恆溫1小時，再在50(TC炭化3小時，升溫速率3°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為7 : 1球磨共混後在70(TC恆溫1小時活化，升溫速率為3°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用0. 4mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積296. 4m7g和微孔體積為0. 21cm3/g。
實施例4 原煤將選取的原煤在50(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱3小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；然後將粉磨後的煤樣在70(TC恆溫炭化2小時，升溫速率為rC/min;將K0H與炭化所得物按照鹼炭質量比為4 : 1球磨共混後在60(TC恆溫2小時活化，升溫速率為1°C /min ;然後將活化所得物冷卻至室溫，用0. 6mo1/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾後即得粉狀碳分子篩；微孔面積224. 5m7g和微孔體積為0. 16cmVg。
實施例5 聚醯胺酸和煤樣質量比為3 : 10時將選取的原煤在50(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱3小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量1/1量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨1小時，在40(TC恆溫1小時，再在70(TC炭化2小時，升溫速率1°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為4 : 1球磨共混後在60(TC恆溫2小時活化，升溫速率為1°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用0. 8mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積263. 4m7g和微孔體積為0. 21cmVg。
實施例6 聚醯胺酸和煤樣質量比為3 : 10時將選取的原煤在50(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱3小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量1/1量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨2小時，在40(TC恆溫1小時，再在80(TC炭化2小時，升溫速率3°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為2 : 1球磨共混後在70(TC恆溫1小時活化，升溫速率為3°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用lmol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積584. 2m7g和微孔體積為0. 36cmVg。
實施例7 聚醯胺酸和煤樣質量比為3 : 10時將選取的原煤在50(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱3小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量1/1量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨1小時，在40(TC恆溫1小時，再在IOO(TC炭化2小時，升溫速率5°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為2 : 1球磨共混後在80(TC恆溫2小時活化，升溫速率為
75°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用1. 2mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積445. 6m7g和微孔體積為0. 32cmVg。
實施例8 原煤將選取的原煤在60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；然後將粉磨後的煤樣在120(TC恆溫炭化1小時，升溫速率為1°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為2 : 1球磨共混後在60(TC恆溫2小時活化，升溫速率為1°C /min ;然後將活化所得物冷卻至室溫，用1. 4mo1/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾後即得粉狀碳分子篩；微孔面積212. 4m7g和微孔體積為0. 22cmVg。
實施例9 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 2時將選取的原煤在60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量5/3量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨1小時，在40(TC恆溫1小時，再在120(TC炭化1小時，升溫速率3°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為2 : 1球磨共混後在60(TC恆溫2小時活化，升溫速率為3°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用1. 6mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積204. 3m7g和微孔體積為0. 20cmVg。
實施例10 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 2時將選取的原煤在60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量5/3量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨1小時，在40(TC恆溫1小時，再在120(TC炭化1小時，升溫速率5°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為2 : 1球磨共混後在80(TC恆溫1小時活化，升溫速率為5°C /min ;將活化所得物冷卻至室溫，用1. 8mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積286. 4m7g和微孔體積為0. 25cmVg。
實施例11 原煤將選取的原煤在60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；然後將粉碎後的煤樣在65(TC恆溫炭化2小時，將K0H與炭化所得物按照鹼炭質量比為6 : 1球磨共混後在65(TC恆溫2小時活化，升溫速率為5°C /min，然後冷卻至室溫，用2mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積391. 60m7g和微孔體積為0. 23cmVg。
實施例12 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 2時將選取的原煤在60(TC的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量5/3量的固體含量為30%聚醯胺酸溶液共混球磨2小時，在40(TC恆溫1小時，再在65(TC炭化2小時，升溫速率5°C /min ;將KOH與炭化所得物按照鹼炭質量比為6 : l球磨共混後在65(TC恆溫2h活化，升溫速率為5t:/min ;將活化所得物冷卻至室溫，用0. 5mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積430. 10m7g和微孔體積為0. 25cm3/g。
實施例13 聚醯胺酸和煤樣質量比為l : 5時將選取的淮南原煤在60(TC的溫度下，於氮氣 氛圍中加熱2小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；將粉碎後 的煤樣加入煤樣質量60%的DMF溶脹，再與煤樣質量2/3量的固體含量為30%聚醯胺酸 溶液共混，以提高兩者的相容性，一併加入球磨罐中共混球磨2小時以脫除DMF，蒸乾溶劑， 放入管式爐中炭化，升溫速率5t: /min，先在40(TC恆溫1小時，目的是為了聚醯胺酸的醯 亞胺化，再在65(TC炭化2小時；將KOH與炭化所得物按鹼炭質量比為6 : 1球磨共混後放 入管式爐中在65(TC恆溫2h活化，升溫速率為5°C /min ;然後將活化所得物冷卻至室溫，用 0. 5mol/L鹽酸酸洗後再水洗至中性，烘乾即得粉狀碳分子篩；微孔面積900. 01m7g和微孔 體積為0. 49cmVg。
權利要求
一種製備碳分子篩的方法，其包括如下步驟1)將選取的原料煙煤在300～600℃的溫度下，於氮氣氛圍中加熱2～4小時；2)將加熱所得煤樣冷卻乾燥後，充分研磨並粉碎至80目以下；3)將粉碎後的煤樣在500～1200℃的溫度下炭化1～4小時；或將粉碎後的煤樣用N，N』-二甲基甲醯胺溶劑浸潤後與聚醯胺酸溶液混合，混和時聚醯胺酸的質量含量不超過50％，再將所得混合物研磨共混1～3小時，並在500～1200℃的溫度下炭化1～4小時；4)將炭化所得物按鹼炭質量比為2∶1～7∶1加入KOH，研磨共混後在溫度500～800℃時活化1～4小時；5)將活化所得物經酸洗，且酸的濃度為0.1mol/L～2mol/L，再水洗至中性即得到碳分子篩。
2. 根據權利要求1所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的聚醯胺酸是按照 下述步驟合成將相同摩爾量的均苯四羧酸二酐和4' ，4-二氨基二苯醚分別加入N，N'-二 甲基甲醯胺溶劑並攪拌溶解，且均苯四羧酸二酐N，N' -二甲基甲醯胺和4' ，4-二氨基二 苯醚N，N'-二甲基甲醯胺的質量比均為3 : 7，在冰水浴中至少反應20小時得到聚醯胺 酸溶液。
3. 根據權利要求1所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的煤樣與聚醯胺酸混合物的炭化是指先將煤樣與聚醯胺酸研磨共混後在40(TC恆溫1小時，再在500 120(TC的溫度下炭化，其中整個炭化過程的升溫速率為1 5°C /min。
4. 根據權利要求1所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的活化是指KOH與 炭化所得物的鹼炭質量比為6 : 1，在65(TC恆溫2h活化，其中在溫度升至65(TC之前的升 溫速率為1 5°C /min。
5. 根據權利要求1所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的聚醯胺酸的質量 含量為20%。
6. 根據權利要求1所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的酸為鹽酸，且鹽酸 的濃度為0. lmol/L 2mol/L。
7. 根據權利要求2所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的冰水浴中控制反 應溫度在0 5t:。
8. 根據權利要求2所述的製備碳分子篩的方法，其特徵在於所述的聚醯胺酸溶液的 固含量為30%。
全文摘要
本發明屬於碳分子篩的製備技術領域，具體涉及一種聚醯亞胺複合煙煤製備碳分子篩的方法。本發明將選取的原料煙煤在300～600℃於氮氣氛圍中加熱2～4小時；將加熱所得煤樣冷卻乾燥後粉碎至80目以下；將粉碎後的煤樣在500～1200℃時炭化1～4小時，或將粉碎後的煤樣用N，N』-二甲基甲醯胺溶劑浸潤後與聚醯胺酸溶液混合，混和時聚醯胺酸的質量含量不超過50％，再將所得混合物研磨共混1～3小時，並在500～1200℃時炭化1～4小時；將炭化所得物按鹼炭質量比為2∶1～7∶1加入KOH，研磨共混後在500～800℃時活化1～4小時；將活化所得物用濃度為0.1mol/L～2mol/L的酸進行酸洗，再水洗至中性即得到碳分子篩。採用本發明的方法製造所得的碳分子篩比表面積大、孔徑分布範圍窄，微孔體積高。
文檔編號C01B31/02GK101696006SQ20091018495
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年5月21日
發明者劉瑾, 李 真, 林慶文 申請人:安徽建築工業學院;