一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及材料领域，特别是一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭及其制备方法。
【背景技术】
[0002]球形活性炭因具有球形度良好、填充密度高、微粒脱落少以及吸脱附速度快等特点，已被广泛应用于医药、环保和催化剂载体等相关领域。球形活性炭按原料不同主要分为三类:煤基球形活性炭、高分子树脂基球形活性炭和沥青基球形活性炭。其中，煤基球形活性炭的优点是原料价格便宜，来源广泛，但是煤基活性炭的灰分高，杂质多，机械强度低，从而限制了其应用和发展。以高分子树脂基和沥青为前驱体制备的球形活性炭因具有灰分含量低、炭收率尚以及孔径分布易控制等优点而备受关注。
[0003]由于分子结构上的差异，沥青基球形活性炭和树脂基球形活性炭的孔道结构与机械强度有所不同。沥青基球形活性炭具有吸附容量大以及吸脱附速率快的特点，而高分子基球形活性炭则具有较大的比表面积和较高的机械强度。若制备出的球形活性炭兼具两者的特点，则对其应用领域的拓展意义重大。因此，研制高效能沥青、树脂复合球形活性炭是一种既有快速吸脱附性能，油水分离效果好，又具有高机械强度的球形活性炭，是一种优良的活性炭材料。
[0004]聚氨酯泡沫具有很大的吸收容量，但其油水选择性很差，当用作海上溢油或工业废油回收的吸油材料时将会吸收大量的水，不能满足作为高效吸油材料的要求，良好的油水分辨效果可以通过构造粗糙表面以及在粗糙表面修饰低表面能的物质而获得。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭及其制备方法。本发明利用将硬质聚氨酯泡沫废旧料作为主要改性成分，用硅溶胶浸泡，增强了粗糙度，再通过乙烯基三乙氧基硅烷的修饰，使其具有了疏水亲油性能，添加在沥青包膜液中，能够在聚合物树脂球表面形成快速吸附层，增强了油水分离效果。
[0006]为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施:
一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭，由下列重量份的原料制备制成:甲基丙烯酸苄酯44-46、甲基丙烯腈39-41、乙酸乙酯26-29、偶氮二异丁腈2_3、二异氰酸酯1.5-2、聚乙烯醇2-3、聚环氧乙烷月桂基醚0.8-1、蒸馏水适量、丙酮适量、磺化沥青粉25-28、硬质聚氨酯泡沫废旧料4-5、固含量为3%的硅溶胶8_9、乙烯基三乙氧基硅烷0.8-1 ；
本发明所述一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭，由以下具体步骤制成:
(I)将聚乙烯醇加入100倍量的蒸馏水中，加热至完全溶解，缓慢降温至室温后，加入聚环氧乙烷月桂基醚，搅拌至分散均匀，然后在氮气保护下依次缓慢的加入乙酸乙酯、偶氮二异丁腈、二异氰酸酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯腈，控制搅拌速度为1000转/分，然后缓慢升温至60°c，搅拌反应60分钟后，继续升温至80°C，以400转/分的速度搅拌反应4小时，用布氏漏斗过滤反应液，将固体树脂球用蒸馏水洗涤2次，在50°C下的烘箱中烘干；向烘干的树脂球中加入3倍量的丙酮，边搅拌边水浴加热至65-75°C，保持丙酮为回流状态24小时后停止回流，然后将树脂球取出，用蒸馏水洗涤3次，在50°C下的烘箱中烘干待用；
(2)将磺化沥青粉加入2倍量的蒸馏水洗涤，经过在转速为600转/分的条件下搅拌60分钟，待其静置后收集上清液，然后将上清液放入烘箱中，以100°C的温度烘干，然后将干燥后的上清液加入5倍量的蒸馏水，搅拌均匀至完全溶解形成水溶液待用；
(3)将硬质聚氨酯泡沫废旧料放入破碎机中破碎成小块，然后放入粉碎机中粉碎成80目粉末，将粉末浸泡在固含量为3%的硅溶胶中，常温下浸泡40分钟，然后抽滤，提取沉淀物，用蒸馏水清洗3次后，放入100°C的烘箱中烘干，再将烘干后的粉末与5倍量的蒸馏水、乙烯基三乙氧基硅烷放入球磨机中，升温至60-70°C，球磨2小时，冷却静置，取沉淀物，用蒸馏水反复清洗后放入烘箱中，以80°C的条件下烘干即得改性的混合物；
(4)将步骤(2)得到的水溶液与步骤(3)的改性的混合物混合，以600转/分的速度搅拌30分钟形成沥青基混合包衣液，将步骤(I)得到的树脂球放入包衣机中，控制包衣液的进料温度为60-80°C，工作压力为0.2-0.5MPa，将沥青基混合包衣液均匀地包裹在树脂球表面，得到复合小球；
(5)将步骤(4)得到的复合小球送入高温炉中，在氦气保护下，以1-2°C/min的速度升温至600-650°C，保温炭化2小时，再以3-4°C /min的速度再升温至750-850°C活化2小时，冷却至室温后得到粒径为0.2-0.8mm的球形活性炭。
[0007]本发明的有益效果是:本发明以甲基丙烯酸苄酯等单体等为原料，添加致孔剂乙酸乙酯等成分，通过悬浮聚合的方法得到不同直径的聚合物微球，再将处理后的水溶性沥青均匀地包覆在聚合物微球表面，再经炭化、活化后制成表面有黑色光泽、大小均匀且具有高比表面积的球形活性炭。
[0008]本发明利用将硬质聚氨酯泡沫废旧料作为主要改性成分，用硅溶胶浸泡，增强了粗糙度，再通过乙烯基三乙氧基硅烷的修饰，使其具有了疏水亲油性能，添加在沥青包膜液中，能够在聚合物树脂球表面形成快速吸附层，增强了油水分离效果。本发明生产的球形活性炭灰分少，对人体无害，硬度大，容易再生，非常适合用于水处理以及油水分离等。
具体实施方案
[0009]下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
[0010]—种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭，由下列重量份(公斤)的原料制备制成:甲基丙烯酸苄酯44、甲基丙烯腈39、乙酸乙酯26、偶氮二异丁腈2、二异氰酸酯
1.5、聚乙烯醇2、聚环氧乙烷月桂基醚0.8、蒸馏水适量、丙酮适量、磺化沥青粉25、硬质聚氨酯泡沫废旧料4、固含量为3%的硅溶胶8、乙烯基三乙氧基硅烷0.8 ;
本发明所述一种添加硬质聚氨酯泡沫废旧料的复合基球形活性炭，由以下具体步骤制成:
(I)将聚乙烯