[發(fā)明專利]一種負載納米零價鐵的活性碳纖維及其制備方法和用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110420199.X
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN102553523A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鮮啟鳴;王圓圓;楊佳;孫成
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種活性碳纖維，具體涉及一種負載納米零價鐵的活性碳纖維及其制備方法和用途。

背景技術(shù)

利用納米零價鐵對氯化有機污染物還原脫氯是近幾年來研究的熱點，納米零價鐵的合成方法有很多，常見的方法為化學(xué)還原法，由于液相還原法條件溫和，易于實現(xiàn)而備受重視。董婷婷等人曾利用液相化學(xué)還原法合成的納米零價鐵還原脫氯水中對氯硝基苯，研究發(fā)現(xiàn)合成的納米零價鐵的平均粒徑約50nm，在納米鐵投加量為?1?g?/L,?pH=2的條件下,納米零價鐵對濃度為?50?mg?/L的對氯硝基苯的降解率為?98.8?%[董婷婷,羅漢金，吳錦華.納米零價鐵的制備及其去除水中對氯硝基苯的研究[J].?環(huán)境工程學(xué)報，2010，4（6）:1257-1261]。但該文章未研究低濃度情況下納米零價鐵對該物質(zhì)的降解效果，且降解后的產(chǎn)物遺留在溶液中。

利用液相還原法合成的納米零價鐵顆粒用于有機氯化污染物脫氯時，存在以下缺點：

（1）在水中易失活和團聚：納米零價鐵由于具有較高的比表面積，因而在水中易發(fā)生團聚。由于較高的活性，可以和水中的氧及水發(fā)生反應(yīng)，由此而大大降低對目標(biāo)物的反應(yīng)活性，阻礙其作用的發(fā)揮；（2）納米零價鐵在水中難以回收；（3）易產(chǎn)生二次污染。

為了克服納米零價鐵的上述缺點,將納米鐵負載到載體上制成所需形狀的顆粒,這樣不但可以保持納米材料的固有特性又可以增強其穩(wěn)定性,提高回收率。已報道的載體有：氧化鋁、氧化硅、沸石和活性炭等。但將納米零價鐵負載到活性碳纖維(Activated?Carbon?Fiber，活性碳纖維)上未見報告。

活性碳纖維(Activated?Carbon?Fiber)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種炭質(zhì)吸附材料，它是繼粉狀和粒狀活性炭之后的第三種形態(tài)的活性炭。活性碳纖維是一種典型的微孔碳，相同比表面積中活性碳纖維比GAC（顆粒活性炭）能夠產(chǎn)生的吸附作用面積更大，因而吸附、脫附速度更快，吸附量更大。另外，活性碳纖維的表面具有一系列活性官能團（酸性或堿性基團），主要是含氧官能團，如羥基、羰基、羧基、內(nèi)酯基等，有的活性碳纖維還含有胺基、亞胺基、磺酸基等官能團，使得活性碳纖維可以產(chǎn)生化學(xué)吸附。可以看出，活性碳纖維是不僅可以作為載體，還具有吸附富集功能。

中國專利申請?zhí)?2115030.3?，一種改性活性碳纖維及其制備方法和用途，文件公開了一種改性活性碳纖維及其制備方法和用途，將基體活性碳纖維浸漬含貴金屬離子的溶液，得到負載有貴金屬的改性活性碳纖維，該改性活性碳纖維用于吸附富集氙氣體，其對氙的吸附量比改性前的活性碳纖維提高40%～100%。本發(fā)明用于吸附富集氙氣體，改善了活性碳纖維的吸附性能，但并不具有脫氯功能。

中國專利申請?zhí)枺?01010204270.6?改性活性碳纖維負載金屬離子沼氣脫硫劑的制備方法，文件公開了將活性碳纖維經(jīng)硝酸微波加熱,洗滌,氮氣氣氛下干燥,再依次在含Mg²⁺的水溶液、含Zn²⁺的水溶液、含Cu²⁺的水溶液、含Ag⁺的水溶液、含Ni⁺的水溶液中浸漬，然后烘干后焙燒的技術(shù)方案。該技術(shù)方案需要高溫焙燒，反應(yīng)條件劇烈，不易于實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

??針對上述存在的問題和不足，本發(fā)明提供一種負載納米零價鐵的活性碳纖維及其制備方法和用途，將納米零價鐵負載到活性碳纖維上，制備出同時具有脫氯和吸附性能的復(fù)合材料，改善了活性碳纖維的吸附性能，同時具有脫氯功能，可用于水體中微量氯化有機污染物的去除。

技術(shù)方案

??一種負載納米零價鐵的活性碳纖維，以活性碳纖維作為載體，且負載質(zhì)量百分比為9.64%-27.01%的納米零價鐵，負載到活性碳纖維上的納米零價鐵的平均粒徑為8.2nm，活性碳纖維比表面積≥1300?m²/g，總孔容≥0.5?ml/g，液相吸碘量≥1250?mg/g。

一種負載納米零價鐵的活性碳纖維的制備方法，步驟為：

?將活性碳纖維剪切成大小為5×5mm規(guī)則的方塊；

?活性碳纖維的清洗:利用無水乙醇將步驟（1）中剪切后的活性碳纖維浸泡12小時，利用鼓風(fēng)干燥箱在105°C條件下干燥12?h；取出干燥后的活性碳纖維，再利用去離子水煮沸3h,期間每隔1h換一次水，然后利用鼓風(fēng)干燥箱在105°C條件下干燥12h；