[發明專利]一種活性炭球-活性炭復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610048643.2
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105540582A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 盧辛成;蔣劍春;孫康;戴偉娣
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C01B31/10
• 分類號: C01B31/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明屬于炭質材料應用技術領域，主要涉及一種用于制備活性炭球-活性 炭復合材料的方法。

背景技術

活性炭材料是以木材、竹材和果殼等林業生產或加工過程產生的剩余物為對 象，以資源高質化利用為目的，通過熱化學方法加工而得到的具有發達的多孔結 構、優異的吸附性能、穩定的物理化學性質和良好的絕熱導電性等優點的炭質材 料。由于活性炭具有巨大的比表面積和豐富的表面化學官能團，所以被用作優良 的吸附材料廣泛的應用于環保、食品、醫藥、化工等眾多領域。活性炭用作吸附 材料時，不僅可以發生物理吸附也可以發生化學吸附。活性炭的比表面積與孔徑 結構分布是影響其物理吸附的主要因素，而表面化學官能團的種類和數量則是影 響其化學吸附的主要因素。因此，提高活性炭的比表面積、調控孔徑分布、改變 表面官能團的種類和增加表面官能團的數量有利于提高活性炭的吸附性能，拓展 其應用領域。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝有效、溫和、綠色、具有良好金屬離子吸附 能力的活性炭球-活性炭復合材料的制備方法。

本發明的技術方案為：一種活性炭球-活性炭復合材料，通過水熱反應和活 化反應，將活性炭球負載于木質顆粒活性炭表面，水熱反應介質為葡萄糖溶液， 活化反應中活化劑為水；得到的復合材料表面羥基含量和比表面積分別是原活性 炭的1～3倍，對鉛離子吸附量達到3～35mg/g。

制備所述的活性炭球-活性炭復合材料的方法，通過水熱反應和活化反應，將 活性炭球負載于木質顆粒活性炭表面，水熱反應介質為葡萄糖溶液，活化反應中 活化劑為水。

所述的制備活性炭球-活性炭復合材料的方法，包括以下步驟：

第一步，預處理：將木質顆粒活性炭，經酸洗、水洗之后，烘干備用，

第二步，水熱反應：將第一步預處理的木質顆粒活性炭在葡萄糖溶液中超聲 后，然后將活性炭-葡萄糖混合液在高壓釜中進行水熱反應，冷卻至室溫后醇洗、 水洗至中性，烘干；

第三步，活化反應：將第二步烘干后的樣品置于管式爐中，在氮氣保護下加 熱至活化溫度，然后停止通氮氣，通入水蒸氣活化，制得活性炭球-活性炭復合 材料。

所述的葡萄糖溶液的濃度為0.3～1.5mol/L。

水熱反應壓力為0-2MPa，溫度為150℃～180℃，時間為3～6h。

所述的活性炭-葡萄糖混合液中活性炭的濃度為0.01～0.05g/ml。

活化反應中的活化溫度為700～1000℃，水蒸氣流量為0.5～2mL/min。

本發明的有益效果在于：

1.通過水熱反應和活化反應，將活性炭球負載于活性炭表面制備得到活性炭球- 活性炭復合材料，在提高活性炭比表面積的同時增加了其表面羥基的數量，極大 的提高了其對金屬鉛離子的吸附能力。特別選擇水蒸氣為活化劑通過控制葡萄糖 溶液的濃度、活性炭-葡萄糖混合液在高壓釜中水熱反應的時間、活化反應中的 活化溫度和水蒸氣流量得到最佳反應條件。該復合材料表面羥基含量和比表面積 分別是原活性炭的2.3倍與1.5倍，對鉛離子吸附量達到33.2mg/g，是原活性炭 的2倍。

2.本制備方法操作工藝有效、溫和，綠色，符合當前綠色化學的思路。

附圖說明

圖1為活性炭樣品表面官能團分析圖。

圖2為活性炭球-活性炭復合材料表面官能團分析圖。

圖3為樣品鉛離子吸附量圖。

具體實施方式

一種活性炭球-活性炭復合材料的制備方法，具體步驟如下：

將木質顆粒活性炭，經鹽酸酸洗、蒸餾水水洗之后，在110℃下烘干備用。 準確稱取預處理后的木質顆粒活性炭2.0g，加入120mL一定濃度的葡萄糖溶液 中并在25℃下超聲2h。然后將活性炭-葡萄糖混合液倒入250mL高壓釜中于 160℃下反應一定時間，冷卻至室溫后醇洗、水洗至中性，于110℃下烘干。將 烘干后的樣品置于管式爐中，在氮氣保護下加熱至活化溫度，然后停止通氮氣， 通入一定量的水蒸氣活化一定時間，制得活性炭球-活性炭復合材料。本發明制 備工藝高效、溫和、綠色，制得到的復合材料其表面羥基含量和比表面積分別是 原活性炭的2.3倍與1.5倍，對鉛離子吸附量達到33.2mg/g，是原活性炭的2倍。

實施例1：