[發明專利]一種多孔碳吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610584735.2
• 申請日: 2016-07-22
• 公開（公告）號: CN107638868B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 劉世權;黃美苓
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C03C1/04
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 賈波

本發明公開了一種多孔碳吸附劑及其制備方法和應用，制備步驟是：以葡萄糖和十二烷基硫酸鈉（十二烷基硫酸鈉也可以稱為軟模板劑）為碳源，將硅砂或玻璃纖維、葡萄糖、十二烷基硫酸鈉、水和乙二胺混合，加熱進行水熱碳化反應，使形成的多孔碳包覆在硅砂或玻璃纖維表面；反應后過濾，過濾所得樣品在氫氧化鉀存在下煅燒活化，或煅燒后潮解，得多孔碳吸附劑。本發明將密度較小的多孔碳包覆在密度較大的硅砂或玻璃纖維上，該多孔碳吸附劑使用后很容易通過沉降或過濾從溶液中分離出來，既保留了多孔碳較強的吸附效果，又克服了多孔碳質量輕給其在吸附和吸附金屬離子后在玻璃配料中再利用工作帶來的不便，方便其作為吸附劑和著色劑的使用。

技術領域

本發明涉及一種新型的多孔碳吸附劑,具體涉及一種包覆在硅砂表面的多孔碳吸附劑,還涉及該吸附劑的制備方法及其吸附金屬離子用作玻璃著色劑的應用。

背景技術

活性炭是一種高比表面積、性能優良的吸附劑，廣泛應用吸濕、除臭、廢水處理等多個領域。但其質量輕，作為廢水處理吸附劑使用后，漂浮在廢水表面且難以收集；采用過濾方式除去時，活性碳還易粘附在過濾介質表面，堵塞過濾介質的孔道，降低過濾效率。

為了解決活性炭質量輕、難于回收的問題，有人提出將活性碳包覆在質量較重的硅砂上，在不影響其吸附性能的情況下降低其回收難度。例如，Wenjun Hou等(Hou W,ZhangY,Liu T,et al.Graphene oxide coated quartz sand as a high performanceadsorption material in the application of water treatment[J].RSC Advances,2015,5(11):8037-8043.)直接將氧化石墨烯利用硅烷偶聯劑包覆在硅砂上用作廢水處理，但石墨烯價格較貴且此包覆方法較為繁瑣，很難實現工業化生產。V.Poornima Parvathi(Parvathi V P,Umadevi M,Raj R B.Improved waste water treatment by bio-synthesized Graphene Sand Composite[J].Journal of environmental management,2015,162:299-305.)用此方法制備出了石墨烯-硅砂復合材料，用作光催化和殺菌等,但所得的材料沒有孔結構或孔結構簡單,比表面積較低。

鉻離子可使玻璃呈綠色，通常以Cr₂O₃、K₂Cr₂O₇以(或Na₂Cr₂O₇)的形式引入玻璃。專利2015101468634公布了采用活性碳吸附水溶液或廢水中三價或六價鉻離子形成新型著色劑，然后用于玻璃著色，為廢水中鉻離子提供了很好的回收方式。但因為活性碳質輕、難于過濾的問題，在吸附鉻離子及將其用于玻璃中均不方便。

由此可以看出，尋找一種簡單、有效的將多孔碳包覆到硅砂上的方法對于多孔碳吸附劑的應用有很好的意義。

發明內容

針對活性炭存在的質輕、難于過濾的問題，本發明提供了一種多孔碳吸附劑及其制備方法，該吸附劑將密度較小的多孔碳包覆到密度較大的硅砂或玻璃纖維上，既保留了多孔碳較強的吸附效果，又克服了多孔碳質輕、難于過濾的缺陷，該方法操作簡單、易于實施，多孔碳牢固包覆在硅砂或玻璃纖維表面，性能優良。

本發明還提供了一種該多孔碳吸附劑在玻璃制備中的應用，多孔碳吸附劑可以吸附廢水中的鉻離子，鉻離子是一種常用的玻璃著色劑，且吸附劑中的硅砂或玻璃纖維可做玻璃的組分，因此吸附鉻離子后的多孔碳吸附劑可以用做玻璃著色劑，用于玻璃制備中，回收利用了鉻離子，避免了二次污染。

本發明具體技術方案如下：

一種多孔碳吸附劑的制備方法，該方法包括以下步驟：