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(diǎn)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(jìn)行混合，在室溫***100℃下緩慢攪拌1～2小時(shí)后過(guò)濾、水洗***中性；過(guò)濾后將活性炭與酸溶液按1:3～4的重量比進(jìn)行混合，在室溫***100℃下緩慢攪拌1～2小時(shí)后過(guò)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(jìn)行混合，在室溫浸泡10～24小時(shí)，然后過(guò)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(shí)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(zhì)量濃度為20～80%的溶液，該溶液是用強酸或硝酸鹽、過(guò)***鹽、過(guò)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(zhì)量比進(jìn)行混合，攪拌下加熱回流1～5小時(shí)，冷卻***室溫后過(guò)濾，用***洗滌接近無(wú)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(shí)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(zhì)量濃度為8～20%的過(guò)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(guò)***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(lèi)、烴類(lèi)等的合成反應。

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技術(shù)要求：

外觀(guān)：黑色不規則小顆粒，無(wú)臭，無(wú)味。

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

生產(chǎn)煤質(zhì)活性炭的原料種類(lèi)：可以作為活性炭的原料有褐煤、煙煤和無(wú)煙煤。國內的煤質(zhì)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(wú)煙煤。其中山西大同地區的弱粘結性煙煤由于化學(xué)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(xué)活性好，是生產(chǎn)***活性炭的優(yōu)質(zhì)原料，主要生產(chǎn)柱狀活性炭。

以太西無(wú)煙煤為主要原料的合格原料煤入廠(chǎng)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(jīng)炭化、活化后，再經(jīng)過(guò)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(guò)程中的主要熱處理工序之一，炭化過(guò)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(chēng)為基本石墨微晶”的有序結晶生成物。

嚴格的說(shuō)，炭化是在隔絕空氣的條件下進(jìn)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(zhì)的揮發(fā)。

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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(fā)達的表面積的過(guò)程?；罨椒ㄍǔＳ腥N：化學(xué)***品活化法、物理活化法和物理化***合活化法。

①化學(xué)***品活化法    將含碳原料與化學(xué)***品活化劑混捏，然后炭化、活化制取活性炭。***品有ZnCl₂、H₃PO₄、K₂SO₄及K₂S等。

②物理活化法（氣體活化法）   在火化過(guò)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(jìn)行化學(xué)***品活化，然后進(jìn)行物理活化。由物理活化法（特別是用水蒸氣活化）制成的產(chǎn)品，微孔發(fā)達，對氣相物質(zhì)有很好的吸附力，當然也可以通過(guò)控制炭的活化程度而用于液相吸附；由化學(xué)***品活化法制得的活性炭次微孔發(fā)達，多用于液相吸附。

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氣體活化反應通過(guò)以下三個(gè)階段***終達到活化造孔的目的：***階段是開(kāi)放原有的閉塞孔。即在高溫下，活化氣體首先與無(wú)序碳原子及雜質(zhì)原子發(fā)生反應，將炭化時(shí)已形成但卻被無(wú)序碳原子及雜質(zhì)原子所堵塞的孔隙打開(kāi)，將基本微晶表面暴露出來(lái)。***階段是擴大原有孔隙。在此階段暴露出來(lái)的基本微晶表面上的碳原子與活化氣體發(fā)生氧化反應被燒失，使得打開(kāi)的孔隙不斷擴大、貫通及向縱深發(fā)展。第三階段是形成新的孔隙。隨著(zhù)活化反應的不斷進(jìn)行，新的活性位暴露于微晶表面，于是這些新的活性點(diǎn)又能同活化氣體進(jìn)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(zhù)活化反應的進(jìn)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(fā)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(gè)炭顆粒內均勻進(jìn)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(chǎn)品質(zhì)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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