含萘沥青球的溶剂萃取及相应球状活性炭的制备研究

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沥青基球状活性炭具有机械强度高、比表面积大、球形度好、表面光滑、吸附性能佳等一系列突出优点,在口服药物、血液净化、催化剂载体、军事防护用品、色谱柱担体等领域得到广泛应用。沥青基球状活性炭是以高软化点沥青为原料,通过添加萘改变其流动性从而乳化成球,再通过溶剂萃取除去萘,恢复沥青球的软化点并造成部分初级孔,从而有利于氧化不熔化的进行。在目前工业实际生产过程中,常采用正已烷为萃取溶剂。但由于其成本较高,且难于回收,导致此步骤的成本过高,直接限制了沥青基球状活性炭的最终成本。因而,探索采用低成本的溶剂,代替昂贵的正已烷,具有相当大的现实经济意义。本文优选出甲醇作为萃取剂,与正已烷对比研究萃取温度、搅拌速率、萃取时间等工艺条件对萃取动力学的影响。结果表明,在不同条件下,甲醇的萃取效率与正已烷基本一致,能够很好的完成萘的去除功效;在萃取温度为30℃、搅拌速率为27rpm时甲醇对萘的萃取率最高,达到63.6%;萃取平衡时间一般在24h以内;沥青球的粒径越大,萘的萃取率就越高。进一步考察了正已烷和甲醇萃取后沥青球在氧化不熔化、碳化、活化过程的结构演变。结果表明:沥青球氧化和炭化后,同粒径沥青球收率相近、表面形貌相似、元素含量相近,氧化和炭化的反应过程也基本一致;两种活化球的总孔孔容值相近,其中正已烷萃取后对应的活化球以微孔结构为主,微孔占有率为85.6%,甲醇萃取后对应的活化球含有55.7%的微孔,还含有大量孔径2-3nm之间的中孔;沥青球强度测试表明甲醇作为萃取剂有利于沥青球强度的提高。
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