碳分子筛制备技术研究进展及应用
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基金项 目： 衢 州 学 院校 基 金 科 研项 目（ Ｋ Ｚ Ｙ１ １ ０ １ ） 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ２ ６
发 分 物质 ， 如杏 核 壳 、 山枣核 、 椰子壳 、 桃核壳 、 山楂
核等 。 影 响炭 化效果 的主要 因素 是升 温速 率 、 炭 化 温 度 与恒 温 时间 。 采 用 的升温速 率一般在 ５ ～ １ ５￣ Ｃ ／ ｍ ｉ ｎ ，
的不 同选择 单 流程 或组 合制 备 Ｃ ＭＳ 。
ｉ
ｃ Ｍ ｓ ． 卜 ＿ 巫 Ｉ ＿ ［ 丑 圆
图 １ ＣＭＳ 制 备 过 程
Ｆ ｉ ｇ １ Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｃ ＭＳ
公司） 研 制 成功 。国 际上从 事 商业 化 生产 Ｃ ＭＳ的公
其 空分 富氮 的效 果 可与 国外 相 比。 国内 Ｃ ＭＳ厂 家分
布在 长 兴 、 宜城 等地 。
炭化 法是 指原 料在 惰性 气氛 下将 成 型原料 在适
当的热 解 条件下 炭 化 的方 法 。 在 热解条 件下 ， 原 料分
本文介绍 Ｃ ＭＳ的 制备 技 术 和应 用 领 域 ， 阐述
石 油工 业 、 食 品加 工 、 湿法 冶 金 、 药物 精制 、 军事 化 防 护等 各个 领 域『 】 － ２ ］ 。随着 全球 安全 环境 保 护 的压力 不 断增 加 、 空 分设 备 的应用 领 域扩展 、 页岩气 开采 等 项
目的启 动 ， 对Ｃ ＭＳ的需 求 量 也 越来 越 大 。 性 能 要 求 也越 来 越高 。 Ｃ ＭＳ首 先 由联 邦 德 国亚 琛 矿 业 研 究 公 司 （ Ｂ Ｆ
２ ０ １ ３年 第 ２ ０卷 第 ５期
化 工 生产 与技 术
Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
・ ４ ５・
碳 分子筛 制备技 术研 究进展及 应用
刘 佳 姜 华 付 铁 柱 。
和有机高分子聚合物废 弃物制备 Ｃ ＭＳ符 合 国 家 环 保 政 策 ，将 成 为 未来 制 备 Ｃ ＭＳ的 首 选
原料 。 关键 词 碳 分 子 筛 ： 制备 ； 进展 ； 应 用
中图分类号 Ｔ Ｑ ０ ２ ８ ． １ ＋ ５
文献标识码 Ａ
Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ３
制备Ｃ ＭＳ的原 料（ Ｓ ａ ｒ ａ ｎ树 脂 、 酚 醛树 脂 等 ） 、 各 种煤 及 煤 基 衍 生
物（ 褐煤 、 烟煤 、 无 烟 煤等 ） 、 生物质 （ 木材 、 果壳 、 甘 蔗 渣等 ） 、 石油副 产物 （ 石油残渣 、 石油 焦 、 石 油 沥 青 等） ， 较 好 的原 料是 煤 、 木材 、 果 壳等［ ４ １ 。
炭化 温度 多在 ６ ０ ０ — １ ０ ０ ０ ｏ Ｃ， 恒 温 时 间为 ０ ． ５ ～ ２ ｈ 。
单一 采 用 炭化 法 制备 Ｃ ＭＳ ，具 有 工艺 简 单 、 成
本较低 等 优点 。 但对 原 料要求 较 高 。
・
４ ６・
刘 佳等
碳 分子 筛制 备技术 研究 进展及 应用
碳 分 子筛 （ Ｃ ＭＳ ） 是２ ０世 纪 ６ ０年 代发 展起 来 的
一
１ ． １ 制备 过程
种 非极 性 碳 素 吸 附剂 材 料 ，属 于 多孑 Ｌ 碳的范畴。
制备 Ｃ ＭＳ的 主要 步骤 如 图 ｌ 所示 ． 包 括原 料 的 粉碎 、 预氧化 、 成型 、 干燥 、 炭化 、 活 化 和碳 沉 积 等步 骤 。Ｃ ＭＳ的制 备 过 程 因原 料 的不 同 而有 所差 异 ． 预
司 主要 有 德 国 Ｂ Ｆ公 司 、美 国 Ｃ ａ ｌ ｇ ｏ ｎ公 司 、 １ ３本
Ｔ ａ ｋ ｅ ｄ ａ化 学工 业公 司 和 Ｋ ｕ ｒ ａ ｒ ａ ｙ化学 品公 司［ ３ １ 。 我 国 １ ． ２ 常规 方法 １ ＿ ２ ． １ 炭化 法
在２ Ｏ世 纪 ７ Ｏ年代 成 功开 发 了煤 制 Ｃ ＭＳ的新 工 艺 ，
Ｃ ＭＳ的不 同制 备方 法及 孔径 控 制技 术发 展 现状 。
子 中各 基 团 、 桥键 、 自由基和 芳环 发生 复杂 的分解 缩 聚反应 ， 从 而导 致炭 化物 孔 隙 的形 成 、 孔径 的扩 大和
收缩 。适用 于分 子 结构 规整 的树脂 和 果壳类 的高挥
１ Ｃ ＭＳ的 制 备 技 术
氧化 、 活化 、 碳沉积 、 再 炭 化则 根 据 原料 和产 品 用途
Ｃ ＭＳ的孑 Ｌ 径主要由 １ ｎ ｍ 以下 的微 孑 Ｌ 和少 量大 孔 组
成， 孑 Ｌ 径 分 布均 匀 ， 具有 很 高 的化 学稳 定 性和 气体 选 择 性 。目前 Ｃ ＭＳ已广泛 应用 于 环境保 护 、 化 学工 业 、
面 积分别 提高 了 ６ ２ ． １ ６ ％与 ５ ９ ． ８ ６ ％Ｉ ５ １ 。
综 述
１ ＿ ２－ ２ 气 体 活 化 法
（ １ ． 衢 州学院 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ；
２ ． 巨化 集 团技 术 中心 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ４ ）
摘 要 叙 述 了 国 内 外碳 分 子 筛 （ Ｃ Ｍ Ｓ ） 的炭 化 、 活化等制备 工 艺、 不 同 原料 制 备 技 术 以及 孔 径 控 制 技 术 等 研 究 进展 情 况 ， 介 绍 了Ｃ ＭＳ在 空 气制 氮 、 气体 储 存 、 气 体 分 离和 Ｃ Ｏ ， 捕 获等 方面的应用情况 ， 分析 了 国 内 外 Ｃ ＭＳ制 备 技 术 和 孔 径控 制技 术 的 发展 趋 势 。认 为 生物 质
发 分 物质 ， 如杏 核 壳 、 山枣核 、 椰子壳 、 桃核壳 、 山楂
核等 。 影 响炭 化效果 的主要 因素 是升 温速 率 、 炭 化 温 度 与恒 温 时间 。 采 用 的升温速 率一般在 ５ ～ １ ５￣ Ｃ ／ ｍ ｉ ｎ ，
的不 同选择 单 流程 或组 合制 备 Ｃ ＭＳ 。
ｉ
ｃ Ｍ ｓ ． 卜 ＿ 巫 Ｉ ＿ ［ 丑 圆
图 １ ＣＭＳ 制 备 过 程
Ｆ ｉ ｇ １ Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｃ ＭＳ
公司） 研 制 成功 。国 际上从 事 商业 化 生产 Ｃ ＭＳ的公
其 空分 富氮 的效 果 可与 国外 相 比。 国内 Ｃ ＭＳ厂 家分
布在 长 兴 、 宜城 等地 。
炭化 法是 指原 料在 惰性 气氛 下将 成 型原料 在适
当的热 解 条件下 炭 化 的方 法 。 在 热解条 件下 ， 原 料分
本文介绍 Ｃ ＭＳ的 制备 技 术 和应 用 领 域 ， 阐述
石 油工 业 、 食 品加 工 、 湿法 冶 金 、 药物 精制 、 军事 化 防 护等 各个 领 域『 】 － ２ ］ 。随着 全球 安全 环境 保 护 的压力 不 断增 加 、 空 分设 备 的应用 领 域扩展 、 页岩气 开采 等 项
目的启 动 ， 对Ｃ ＭＳ的需 求 量 也 越来 越 大 。 性 能 要 求 也越 来 越高 。 Ｃ ＭＳ首 先 由联 邦 德 国亚 琛 矿 业 研 究 公 司 （ Ｂ Ｆ
２ ０ １ ３年 第 ２ ０卷 第 ５期
化 工 生产 与技 术
Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
・ ４ ５・
碳 分子筛 制备技 术研 究进展及 应用
刘 佳 姜 华 付 铁 柱 。
和有机高分子聚合物废 弃物制备 Ｃ ＭＳ符 合 国 家 环 保 政 策 ，将 成 为 未来 制 备 Ｃ ＭＳ的 首 选
原料 。 关键 词 碳 分 子 筛 ： 制备 ； 进展 ； 应 用
中图分类号 Ｔ Ｑ ０ ２ ８ ． １ ＋ ５
文献标识码 Ａ
Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ — ６ ８ ２ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ５ ． ０ １ ３
制备Ｃ ＭＳ的原 料（ Ｓ ａ ｒ ａ ｎ树 脂 、 酚 醛树 脂 等 ） 、 各 种煤 及 煤 基 衍 生
物（ 褐煤 、 烟煤 、 无 烟 煤等 ） 、 生物质 （ 木材 、 果壳 、 甘 蔗 渣等 ） 、 石油副 产物 （ 石油残渣 、 石油 焦 、 石 油 沥 青 等） ， 较 好 的原 料是 煤 、 木材 、 果 壳等［ ４ １ 。
炭化 温度 多在 ６ ０ ０ — １ ０ ０ ０ ｏ Ｃ， 恒 温 时 间为 ０ ． ５ ～ ２ ｈ 。
单一 采 用 炭化 法 制备 Ｃ ＭＳ ，具 有 工艺 简 单 、 成
本较低 等 优点 。 但对 原 料要求 较 高 。
・
４ ６・
刘 佳等
碳 分子 筛制 备技术 研究 进展及 应用
碳 分 子筛 （ Ｃ ＭＳ ） 是２ ０世 纪 ６ ０年 代发 展起 来 的
一
１ ． １ 制备 过程
种 非极 性 碳 素 吸 附剂 材 料 ，属 于 多孑 Ｌ 碳的范畴。
制备 Ｃ ＭＳ的 主要 步骤 如 图 ｌ 所示 ． 包 括原 料 的 粉碎 、 预氧化 、 成型 、 干燥 、 炭化 、 活 化 和碳 沉 积 等步 骤 。Ｃ ＭＳ的制 备 过 程 因原 料 的不 同 而有 所差 异 ． 预
司 主要 有 德 国 Ｂ Ｆ公 司 、美 国 Ｃ ａ ｌ ｇ ｏ ｎ公 司 、 １ ３本
Ｔ ａ ｋ ｅ ｄ ａ化 学工 业公 司 和 Ｋ ｕ ｒ ａ ｒ ａ ｙ化学 品公 司［ ３ １ 。 我 国 １ ． ２ 常规 方法 １ ＿ ２ ． １ 炭化 法
在２ Ｏ世 纪 ７ Ｏ年代 成 功开 发 了煤 制 Ｃ ＭＳ的新 工 艺 ，
Ｃ ＭＳ的不 同制 备方 法及 孔径 控 制技 术发 展 现状 。
子 中各 基 团 、 桥键 、 自由基和 芳环 发生 复杂 的分解 缩 聚反应 ， 从 而导 致炭 化物 孔 隙 的形 成 、 孔径 的扩 大和
收缩 。适用 于分 子 结构 规整 的树脂 和 果壳类 的高挥
１ Ｃ ＭＳ的 制 备 技 术
氧化 、 活化 、 碳沉积 、 再 炭 化则 根 据 原料 和产 品 用途
Ｃ ＭＳ的孑 Ｌ 径主要由 １ ｎ ｍ 以下 的微 孑 Ｌ 和少 量大 孔 组
成， 孑 Ｌ 径 分 布均 匀 ， 具有 很 高 的化 学稳 定 性和 气体 选 择 性 。目前 Ｃ ＭＳ已广泛 应用 于 环境保 护 、 化 学工 业 、
面 积分别 提高 了 ６ ２ ． １ ６ ％与 ５ ９ ． ８ ６ ％Ｉ ５ １ 。
综 述
１ ＿ ２－ ２ 气 体 活 化 法
（ １ ． 衢 州学院 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ０ ；
２ ． 巨化 集 团技 术 中心 ， 浙江 衢 州 ３ ２ ４ ０ ０ ４ ）
摘 要 叙 述 了 国 内 外碳 分 子 筛 （ Ｃ Ｍ Ｓ ） 的炭 化 、 活化等制备 工 艺、 不 同 原料 制 备 技 术 以及 孔 径 控 制 技 术 等 研 究 进展 情 况 ， 介 绍 了Ｃ ＭＳ在 空 气制 氮 、 气体 储 存 、 气 体 分 离和 Ｃ Ｏ ， 捕 获等 方面的应用情况 ， 分析 了 国 内 外 Ｃ ＭＳ制 备 技 术 和 孔 径控 制技 术 的 发展 趋 势 。认 为 生物 质