[發明專利]一種丙氨酸為還原劑制備載銀活性炭的方法

有效

• 申請號: 201611173150.8
• 申請日: 2016-12-18
• 公開（公告）號: CN106614735B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 羅豐華;羅弘瑞;牟楠;周海銘
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: A01N59/16
• 分類號: A01N59/16;A01N25/08;C02F1/50;A01P1/00
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本發明涉及一種載銀活性炭的制備方法，通過以硝酸銀和丙氨酸絡合溶液，再浸滲活性炭，經過加熱分解和還原，利用硝酸銀和丙氨酸絡合物的反應熱，獲得高穩定性的活性炭表面吸附納米銀，具體步驟為：配制摩爾比為3.2～2.5:1、Ag離子質量濃度為0.01～0.6%硝酸銀?丙氨酸絡合液；活性炭與絡合液的比例為0.25～1Kg/升浸泡6～24小時后于40～90℃干燥；在循環氮氣保護下160?300℃、保溫0.5～6小時熱分解；清水洗滌后干燥，所得納米銀粒徑為10~50nm；載銀量0.01～0.4wt.%。本發明銀顆粒分散性好、殺菌效率高，工藝流程，降低了反應溫度，提高了載銀活性炭的殺菌效率，減少了銀用量。

技術領域

本發明涉及一種載銀活性炭的方法。它是通過以硝酸銀和丙氨酸絡合溶液，再浸滲活性炭，經過加熱分解和還原，利用硝酸銀和丙氨酸絡合物的反應熱，獲得高穩定性的活性炭表面吸附納米銀，用于純凈水凈化殺菌等方面。

技術背景

本發明屬于凈化、殺菌等領域的納米顆粒銀改性的活性炭材料。

國內外飲用水深度凈化活性炭(AC)，通常以載銀為主。載銀活性炭(AC/Ag)的制備方法主要包括浸漬法、摻雜法、電化學沉積法、還原法、超臨界水浸漬法等，工業化應用較多的是浸漬法和還原法。

浸漬法是采用硝酸銀、醋酸銀等含銀粒子水溶液浸泡AC，干燥后得到吸附了銀離子的活性炭，然后經過升溫分解得到氧化銀，再在400～500℃煅燒若干小時，利用氧化銀高溫分解得到金屬銀。要求在惰性氣體保護下煅燒，在煅燒過程及降溫過程不能有空氣滲入，一旦有空氣滲入，易形成的金屬銀又會被氧化成氧化銀，其最終產品質量不易控制。浸漬法制備AC/Ag工藝簡單，成本低，無污染，銀分布在AC表面，有利于殺菌。但該法制備的AC對銀主要是物理吸附，銀容易流失，不能達到持久殺菌的效果。

還原法是將AC浸漬在含銀溶液中一段時間，然后用一種還原劑把銀離子還原成單質銀的過程。以NaBH₄還原制備AC/Ag為例，具體過程為活性炭活化處理、在避光條件下長時間浸漬到AgNO₃溶液中，之后用蒸餾水洗滌直至洗滌液中無銀離子檢出，然后將上述AC浸漬在NaBH₄溶液中長時間，之后水洗除去剩余NaBH₄，于70℃真空長時間干燥。該法可以實現AC與銀顆粒的良好結合。但還原法工序流程長；需要多次洗滌，用水量大，水資源要求高；用到避光、真空等工藝，設備要求高；并且銀顆粒主要以團聚狀分布在AC的外表面和孔中，負載的銀顆粒比較大，且殺菌效率不高。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有高效、持久殺菌作用的載銀活性炭的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是，采用一種能與銀粒子發生絡合作用的還原劑，將銀離子以絡合物形式吸附在活性炭的表面和微孔中，然后在較低的溫度下快速還原、分解，獲得分散性好、不易流失的載銀活性炭。具體步驟如下：

(1) 硝酸銀-丙氨酸絡合液制備：稱取硝酸銀晶體和丙氨酸晶體，用蒸餾水溶解，獲得銀硝酸銨絡合液。其中，硝酸銀與丙氨酸的摩爾比例為3.2～2.5:1，配制的水溶液中Ag離子質量濃度為0.01～0.6%。

(2) 銀離子浸泡、干燥活性炭：將市售的凈水活性炭，如殼炭、煤質炭等，用蒸餾水洗凈、烘干、放涼。用配制好的硝酸銀-丙氨酸絡合液室溫振蕩、浸泡活性炭，浸泡時間為6～24小時；浸泡時活性炭與絡合液的比例為0.25～1Kg/升；浸泡后在通風環境、避光環境濾干；然后在熱風，如電熱鼓風干燥箱，40～90℃干燥至恒重，脫除水和結晶水。

(3) 熱分解反應：將浸泡干燥后活性炭升溫至在160-300℃，保溫時間為0.5～6小時。熱分解時采用干燥的循環氮氣保護，有條件時也可采用分解氨保護。采用推舟爐、網帶式干燥爐、回轉爐等連續加熱爐可實現連續生產。升溫速度控制在0.1～2℃/分鐘，避免熱分解反應過于劇烈而影響納米銀分散性和與活性炭表面的界面結合力。