[發明專利]一種親水性多孔成型活性炭的制備方法

有效

• 申請號: 201410023750.0
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN104788862B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 馮芳;趙斌元;周潔;甘琦;賴奕堅;胡筱君;杜翠玲
• 申請（專利權）人: 曲阜天博晶碳科技有限公司
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L1/26;C08L3/02;C08J3/24;C08K3/04;C08J9/08;C04B26/04;C04B26/28
• 代理公司: 上海光華專利事務所31219
• 代理人: 張艷

技術領域

本發明涉及功能材料領域，特別是涉及一種親水性多孔成型活性炭的制備方法。

背景技術

活性炭是以煤、木材和果殼等原料，經炭化、活化和后處理而得，按外觀形狀可分為粉狀活性炭、顆?；钚蕴?、纖維活性炭以及球形活性炭等。作為一種重要的功能材料，活性炭不僅具有獨特的孔隙結構，更重要的是其表面含有多種活性官能團，一般分為含氧官能團和含氮官能團。活性炭的化學性質十分穩定，且不溶于水和有機溶劑，使用失效后還可以再生，重復利用，因此，活性炭能被廣泛地應用于處理廢水、凈化氣體，以及食品加工、化工、軍事化學防護等方面有著重大的意義。

成型活性炭具有較大的尺寸和一定形狀，有較高的堆密度與強度，且無粉塵污染。制備成型活性炭方法分為3類：1.直接將具有設定形狀和尺寸的木材等天然植物炭化活化。2.用粘結劑將碳質前驅體原料粘結成型，然后炭化，視需要可進一步進行活化。3.采用粘結劑將粉體活性炭或活性碳纖維粘結成型，然后對粘接劑進行處理，保證型炭的整體性能穩定。

活性炭粘結成型法以活性炭產品為原料，添加粘結劑使之粘接成型后，加以適當處理。成型活性炭的粘結劑有酚醛樹脂、淀粉、聚乙烯醇、甲基纖維素及其衍生物等有機粘結劑和陶瓷、皂土、水玻璃、蠟等無機粘結劑。張香蘭等以聚乙烯醇膠水體系制備成型活性炭，以粉末活性炭為原料，以聚乙烯醇為粘結劑，分別以10%、15%、20%的量添加進去，攪拌均勻后在不同壓力下成型，制備成型活性炭，并進行各項性能的測試，得出結論：粘結劑比例為15%，成型壓力為80MPa，后處理溫度為200℃，處理時間為30min為最佳制備條件。（張香蘭，王向龍，李科，任紅星，李園，以聚乙烯醇為粘結劑制備成型活性炭的研究，潔凈煤技術，2008，14（3）：23-25。）

在成型活性炭常用有機粘結劑配制時，由于聚乙烯醇、羧甲基纖維素分子中含有大量的羥基，故親水性較強、耐水性能和穩定性較差，因而限制了它的使用性能和應用范圍?？衫铆h氧氯丙烷等聚合物常用交聯劑，配制交聯有機粘結劑，加入碳酸氫銨發泡劑用于親水性多孔成型活性炭制備。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種親水性多孔成型活性炭的制備方法，用于解決現有技術中的問題。

本發明探索以水溶性含羥基聚合物和交聯劑合成粘結劑，與活性炭混合制備成型活性炭，加入發泡劑碳酸氫銨改善開孔效果?？紤]原料成本等及反應難易程度，選用水溶性羥基聚合物-環氧氯丙烷粘結劑體系。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種親水性多孔成型活性炭的制備方法，包括如下步驟：

步驟1）配制適當濃度水溶性羥基聚合物的水溶液：稱取一定量水溶性含羥基聚合物，溶于適量的蒸餾水中，使溶脹溶解，待冷卻后備用；

步驟2）加入2wt%NaOH水溶液堿化半小時，在膠水體系中加入適量的活性炭；

步驟3）加入適量交聯劑環氧氯丙烷，控制水溶性羥基聚合物和環氧氯丙烷的質量比；

步驟4）加入占體系總重量0.1%-0.3%的發泡劑碳酸氫銨，攪拌均勻；

步驟5）在65℃的恒溫水浴下，攪拌反應1-2小時；反應完畢后用醋酸中和pH至中性；

步驟6）活性炭混合液倒入模具，放在110℃的烘箱中烘干。

優選的，所述水溶性含羥基聚合物主要為聚乙烯醇（1788）、羧甲基纖維素（分子量為5400-7400）、水溶性淀粉（分子量為342.3）。

更優選的，所述水溶性含羥基聚合物的水溶液的濃度為8wt%。

本領域技術人員可根據經驗確定適當的溶脹溶解溫度。

優選的，所述步驟2）中，羧甲基纖維素與2wt%NaOH水溶液的加入量之比為g：ml=2：5。

優選的，所述步驟2）中，膠水體系與活性炭的質量比（膠/炭比）為1-2：1。

優選的，所述步驟3）中，水溶性羥基聚合物和環氧氯丙烷的質量比為3-5：1。

本發明的有益效果是：本發明工藝簡單，操作方便，可獲得具有耐水、耐酸耐堿性、性價比優勢的成型活性炭用粘結劑。采用的粘結劑為親水性聚合物，且制作過程中可以不進行后期高溫炭化，使制得的多孔活性炭在一定程度上保留了粘結劑的親水性能。本發明經濟價值較高，開發的高效、廉價的成型活性炭，可用于污水處理特別是重金屬廢水的處理。

具體實施方式