[發(fā)明專利]強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410141726.7
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103877935A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 簡軍;李睿智
• 申請（專利權(quán)）人: 北京愛美客生物科技有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01J41/18;C02F1/42;A62D9/00;B01D53/81
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑及其制備方法和應(yīng)用，通過對活性炭進(jìn)行改性，將強(qiáng)堿型離子交換基團(tuán)引入到活性炭中，制備得到同時具備吸附與解毒功能的強(qiáng)堿型活性炭吸附劑。該類吸附劑既保留了活性炭優(yōu)異的吸附性能，同時由于引入了強(qiáng)堿型陰離子交換基團(tuán)，使該類吸附劑對酸性氣體、有毒氣體具有更高的清除及吸附效率。本發(fā)明涉及化學(xué)毒氣防護(hù)裝置，酸性有毒氣體防護(hù)，污水及廢液處理，大氣污染與防治等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

活性炭又稱活性炭黑，是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳。活性炭在結(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時會產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。活性炭能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑，還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、雙對氯苯基三氯乙烷（DDT）、艾氏劑、烷基苯磺酸及許多酯類和芳烴化合物。活性炭吸附法與其他處理方法聯(lián)用，出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。

根據(jù)吸附的原理，可將吸附分為兩大類：物理吸附和化學(xué)吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中，當(dāng)吸附劑分子和被吸附分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附；而當(dāng)吸附劑分子和被吸附物分子之間的作用力是化學(xué)鍵時稱為化學(xué)吸附。一般的活性炭的吸附主要是物理吸附。物理吸附作用在吸附后并不改變污染物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，因此存在污染物解吸附的風(fēng)險，會對人體和環(huán)境再次造成傷害；同樣地，在對已經(jīng)吸附了污染物的活性炭進(jìn)行后處理時，也存在污染物解吸附后對環(huán)境進(jìn)行二次污染的風(fēng)險。

而常見的化學(xué)毒氣，如氮氧化物，硫化氫，二氧化硫，氯氣，碳酰氯（光氣），二氯二乙硫醚（芥子氣），甲氟膦酸異丙酯（沙林毒氣）等，可分為兩類。一類為酸性氣體，可直接被堿中和而生成完全無毒或基本無毒的化學(xué)物質(zhì)如：氮氧化物，硫化氫，二氧化硫，氯氣，碳酰氯（光氣）；另一類為可被堿分解的氣體，如二氯二乙硫醚可被堿水解成低毒的二羥基二乙硫醚與鹽酸鹽，而沙林毒氣亦可被堿分解為無毒或低毒的單氟磷酸鹽與異丙醇。雖然普通的強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂可以達(dá)到分解這些毒氣的目的，但其對氣體的吸附性能與活性炭相比要遜色很多。而且制備活性碳的原料，是可再生資源。隨石油資源的不斷枯竭和能源危機(jī)的不斷加劇，建立在煤炭和石油煉制基礎(chǔ)之上的傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)，勢必要被綠色、環(huán)保的新型化學(xué)工業(yè)所代替。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。通過對活性炭進(jìn)行改性，將強(qiáng)堿型離子交換基團(tuán)引入到活性炭中。即在活性炭結(jié)構(gòu)中引入含季銨基團(tuán)的強(qiáng)堿性陰離子基團(tuán)。所述的季銨基團(tuán)為：2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（ETA）或丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC）。通過該方法，可以制備得到強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑。該類吸附劑既保留了活性炭本身優(yōu)良的吸附性能，同時增加了強(qiáng)堿型陰離子交換基團(tuán)，使該類吸附劑對酸性氣體或酸性溶液具有更高的吸附效率。本發(fā)明涉及化學(xué)毒氣防護(hù)裝置，污水及廢液處理，大氣污染與防治等領(lǐng)域。

本發(fā)明提供的強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑是以活性炭（AC）為基體，預(yù)輻照接枝丙烯酰胺（AAm），經(jīng)霍夫曼（Hofmann）降解、以及季銨化反應(yīng)，得到伯胺型AC-g-VAm活性炭，再以弱堿性基活性炭（AC-g-VAm）為母體，硝酸鈰銨為引發(fā)劑，分別接枝2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨（ETA）和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（DAC），制造了兩種強(qiáng)堿性基活性炭（AC-g-VAm-ETA與AC-g-VAm-DAC）。

所述的強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑中2,3-環(huán)氧丙基三甲基氯化銨季銨基含量為0.4105~5.2018mmol/g（干活性炭）；吸附劑中丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨季銨基含量為0.5567~5.2217mmol/g（干活性炭）。

本發(fā)明提供的強(qiáng)堿型陰離子活性炭吸附劑的制備方法包括的步驟：