一种木质素基多孔碳的制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种木质素基多孔碳的制备装置，属于多孔碳制备领域。本实用新型专利技术包括共聚物制取部分设备与煅烧部分设备，包括搅拌器、洗涤装置、真空干燥炉、管式炉与鼓风干燥箱，首先在共聚物制取部分设备中将原料制取成共聚物并进行干燥，然后采用两步煅烧法，通过煅烧部分设备进行两次煅烧来制备多孔碳材料，本实用新型专利技术制备多孔碳的流程简短，并且其操作简单，操作人员只需要进行设备间的投料即可完成制备，适用于大批量的工业生产。适用于大批量的工业生产。适用于大批量的工业生产。

【技术实现步骤摘要】
一种木质素基多孔碳的制备装置


[0001]本技术属于多孔碳制备领域，具体地说，涉及一种木质素基多孔碳制备装置。

技术介绍

[0002]多孔碳材料是由含碳物质经过高温热解碳化制成，具有耐高温、耐酸碱、耐化学溶剂的特性，还具备较高的机械强度。因此多孔碳材料是碳材料领域的一个重要组成部分。
[0003]木质素作为一种天然高分子材料，碳含量高达50%，并且其可再生的特点使其成为生产碳材料的优质原料。
[0004]而传统多孔碳材料的生产方法包括化学和物理活化、碳前体的催化活化、聚合物共混合的碳化和有机气凝胶的热解等，而上述生产方法大多未在工业生产中有较为合适的设备进行生产，多孔碳材料的连续生产较为繁琐。
[0005]因此需要一种适合于多孔碳生产的新设计。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，对于木质素基多孔碳的制备采用两步煅烧法进行生产，两步煅烧法操作简单且生产数量大，本技术的目的在于提供一种木质素基多孔碳制备装置。
[0007]为了解决上述问题，本技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种木质素基多孔碳的制备装置，包括搅拌器，洗涤装置，反应釜、管式炉、真空干燥装置和干燥箱，所述的搅拌器包括第一搅拌器、第二搅拌器和第三搅拌器，所述的洗涤装置包括第一洗涤装置和第二洗涤装置，所述的管式炉包括第一管式炉和第二管式炉，所述的真空干燥装置包括第一真空干燥炉和第二真空干燥炉，第一搅拌器和第二搅拌器分别连接至第三搅拌器，所述的第三搅拌器连接至第一洗涤装置，所述的第一洗涤装置连接至第一真空干燥炉，所述的第一真空干燥炉连接至第一管式炉，所述的第一管式炉连接至反应釜，所述的反应釜连接至第二真空干燥炉，所述的第二真空干燥炉连接至第二管式炉，所述的第二管式炉连接至第二洗涤装置，所述的第二洗涤装置连接至干燥箱。
[0009]所述的第一洗涤装置包括依次相连的乙醇洗涤装置和去离子水洗涤装置，所述的两种洗涤装置输出端均设有过滤装置。
[0010]所述的第二洗涤装置包括依次相连的盐酸洗涤装置和去离子水洗涤装置，所述的两种洗涤装置输出端均设有过滤装置。
[0011]所述的第一搅拌器、第二搅拌器和第三搅拌器均设有温度调节装置。
[0012]所述的第二搅拌器和第三搅拌器均为磁力搅拌器。
[0013]所述的第一搅拌器为高速分散机。
[0014]相比于现有技术，本技术的有益效果为：
[0015]本技术能够较为简便的对木质素生产多孔碳进行初步原料的制备，并且操作人员可以非常方便的对产物进行制取与投料，在制取完成后可直接采用两步煅烧法将木质
素聚合物煅烧为多孔碳，本技术操作简单，并且适用于大批量的工业生产多孔碳。
附图说明
[0016]图1为本技术示意图；
[0017]图中：1、第一搅拌器；2、第二搅拌器；3、第三搅拌器；4、第一洗涤装置；5、乙醇洗涤装置；6、去离子水洗涤装置；7、第一真空干燥炉；8、第一管式炉；9、反应釜；10、第二真空干燥炉；11、第二管式炉；12、第二洗涤装置；13、盐酸洗涤装置；14、鼓风干燥箱。
具体实施方式
[0018]下面结合具体实施例对本技术进一步进行描述。
[0019]实施例1
[0020]本技术所提供的一种木质素基多孔碳制备装置，其使用的生产方法为两步煅烧法，首先将木质素通过反应制取木质素
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聚苯胺材料，再进行两次管式炉的煅烧进而获取多孔碳，此方法属于聚合物共混合碳化法的其中一种方法。
[0021]如图1所示，本技术主要包含共聚物制取设备部分和煅烧设备部分，共聚物制取设备部分包括第一搅拌器1、第二搅拌器2、第三搅拌器3、第一洗涤装置4和第一真空干燥炉，其中第一洗涤装置4中包括乙醇洗涤装置5和去离子水洗涤装置6。煅烧设备部分包括第一管式炉8、反应釜9、第二真空干燥炉10、第二管式炉11、第二洗涤装置12和干燥箱，其中干燥箱为鼓风干燥箱14，第二洗涤装置12包括盐酸洗涤装置13和去离子水洗涤装置6。
[0022]共聚物制取设备部分连接方式如下：
[0023]第一搅拌器1为高速分散机，第二搅拌器2和第三搅拌器3为可调节温度的磁力搅拌器，第一搅拌器1和第二搅拌器2分别与第三搅拌器3相连，第三搅拌器3与乙醇洗涤装置5相连，乙醇洗涤装置5与去离子水洗涤装置6相连，乙醇洗涤装置5与去离子水洗涤装置6之间设有过滤装置，去离子水洗涤装置6与第一真空干燥炉7相连，去离子水洗涤装置6与第一真空干燥炉7之间设有过滤装置。
[0024]煅烧设备部分连接方式如下：
[0025]第一真空干燥炉7与第一管式炉8相连，第一管式炉8与反应釜9相连，反应釜与第二真空干燥炉10相连，第二真空干燥炉10与第二管式炉11相连，第二管式炉11与盐酸洗涤装置13相连，盐酸洗涤装置13与去离子水洗涤装置6相连，盐酸洗涤装置13与去离子水洗涤装置6之间设有过滤装置，去离子水洗涤装置6与鼓风干燥箱14相连，去离子水洗涤装置6与鼓风干燥箱14之间设有过滤装置。
[0026]实际生产作业时，首先在第一搅拌器1中将91mL纯化后的苯胺均匀分散至10L的1mol/L的盐酸中，然后将400g木质素磺酸盐加入到苯胺溶液中，于0
‑
4℃条件下搅拌两小时。同时在第二搅拌器2中加入228g过硫酸铵和10L的1mol/L盐酸中，搅拌二十四小时，得到均匀的溶液。
[0027]搅拌完成后先将第一搅拌器1的产物投入第三搅拌器3中，然后将第二搅拌器2的产物按照3
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5滴每秒的速度加入第三搅拌器3中，第一搅拌器1与第二搅拌器2的产物按照摩尔比1:1的比例加入第三搅拌器3，同时在4℃的条件下磁力搅拌二十四小时。搅拌完成后将产物投入乙醇洗涤装置5中进行洗涤并过滤，再将过滤完后的产物投入去离子水洗涤装置6
中进行洗涤并过滤，之后投入第一真空干燥炉7中进行四十八小时的干燥，初步制得木质素
‑
聚苯胺。
[0028]初步制取完成后将产物投入第一管式炉8中预碳化，管式炉设置400℃碳化一个半小时，得到粉末样品，并充分研磨。再将粉末样品投入反应釜9中，按照质量比1:1的比例加入氢氧化钾进行混合，搅拌五小时后投入第二真空干燥炉10，设置80℃干燥十二小时，然后再投入第二管式炉11中，在管式炉N2气氛下以5℃/min的加热速率升温至分别加热至500℃、700℃、900℃，并保温两小时，退火四小时冷却至室温。获取处理完之后的材料投入盐酸洗涤装置13和去离子水洗涤装置6中依次进行洗涤，最后将洗涤完成的产物投入鼓风干燥机14中进行干燥，并干燥至恒重。即完成多孔碳的制备。
[0029]上述制备过程并不作为一种方法限定本技术的用法，仅作为实施例中本装置实现多孔碳制备的一种流程，在共聚物的合成步骤与洗涤步骤中对产物进行替换以及对真空干燥炉与管式炉的干燥加热时间和温度进行替换的方法均可以用于本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质素基多孔碳的制备装置，包括搅拌器，洗涤装置，反应釜、管式炉、真空干燥装置和干燥箱，其特征在于，所述的搅拌器包括第一搅拌器、第二搅拌器和第三搅拌器，所述的洗涤装置包括第一洗涤装置和第二洗涤装置，所述的管式炉包括第一管式炉和第二管式炉，所述的真空干燥装置包括第一真空干燥炉和第二真空干燥炉，第一搅拌器和第二搅拌器分别连接至第三搅拌器，所述的第三搅拌器连接至第一洗涤装置，所述的第一洗涤装置连接至第一真空干燥炉，所述的第一真空干燥炉连接至第一管式炉，所述的第一管式炉连接至反应釜，所述的反应釜连接至第二真空干燥炉，所述的第二真空干燥炉连接至第二管式炉，所述的第二管式炉连接至第二洗涤装置，所述的第二洗涤装置连接至干燥箱。2.根据权利要求1所述的一种木...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文娟，李鹏辉，张璐，徐慧敏，杨驰，孙嘉怡，陶雨婷，金永灿，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：新型
国别省市：