[發(fā)明專(zhuān)利]大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611254778.0
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107185489A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢恒昌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 常州碳星科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01J20/20
• 分類(lèi)號(hào): B01J20/20;B01J20/32;B01D53/02
• 代理公司: 常州市維益專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)32211
• 代理人: 袁程斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新材料和環(huán)保領(lǐng)域，特別是一種大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，大量的易揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOC)逃入大氣中，帶來(lái)嚴(yán)重的空氣污染。針對(duì)空氣中的VOC，市場(chǎng)上常用的吸附材料有活性炭或活性炭纖維，但它們都存在易吸水汽的缺點(diǎn)，特別是沿海地區(qū)濕度大，吸濕更嚴(yán)重，這樣有效的吸附空間就會(huì)被占據(jù)而用于吸附污染物的空間就減少。現(xiàn)有的活性炭含有大量的親水官能團(tuán)，而這正是其吸濕的原因，但同時(shí)這些官能團(tuán)又是吸附污染氣體的有效吸附位點(diǎn)，因此不能通過(guò)去除官能團(tuán)的辦法來(lái)降低吸濕性。那么如何制得一種新型吸附材料來(lái)去除大氣中有機(jī)污染物是一個(gè)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述技術(shù)問(wèn)題的不足，提供了一種大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法，將高比表面積強(qiáng)疏水性的石墨烯與活性炭結(jié)合，這樣既可以利用石墨烯的疏水性對(duì)水汽進(jìn)行截留，又不影響活性炭中的親水官能團(tuán)對(duì)污染氣體的吸附，大大提高了吸附效果，同時(shí)制備工藝經(jīng)濟(jì)環(huán)保，很容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備氧化石墨烯分散液

將氧化石墨烯在水中超聲分散均勻得到氧化石墨烯分散液；

(2)還原

向步驟(1)得到的氧化石墨烯分散液中加入還原劑，攪拌2～5min；

(3)負(fù)載活性炭

將活性炭浸入步驟(2)所述的氧化石墨烯分散液中，密封；

(4)干燥

將步驟(3)的混合物升溫至85～95℃，保持0.5～24h，干燥后得產(chǎn)品。

進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的氧化石墨烯分散液的濃度為0.1mg/ml～5mg/ml。

進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的還原劑為水合肼或維生素C。

進(jìn)一步地，所述的水合肼的加入量為：氧化石墨烯與水合肼中的肼質(zhì)量比是7:1～7:5。

進(jìn)一步地，所述的維生素C的加入量為：維生素C與氧化石墨烯質(zhì)量比為1:1。

更進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的活性炭為市售的所有品種的活性炭。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：對(duì)于易揮發(fā)性有機(jī)污染物的吸附，市場(chǎng)上主要用的還是活性炭，但是在使用的過(guò)程中存在嚴(yán)重的吸水問(wèn)題，因?yàn)楝F(xiàn)有的活性炭都含有大量的親水官能團(tuán)，而這些官能團(tuán)又是吸附這些氣體污染物的有效位點(diǎn)，因此不能將它們除去。本發(fā)明將具有疏水性及超大比表面積的石墨烯與活性炭結(jié)合，可以有效解決上面的問(wèn)題。利用石墨烯的疏水性可以有效阻止水汽的吸附，同時(shí)又不影響活性炭有效位點(diǎn)對(duì)氣態(tài)有機(jī)污染物的吸附，可以顯著提高活性炭的吸附效果。另外，工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)低成本大規(guī)模的生產(chǎn)。

本發(fā)明的方法克服了現(xiàn)有活性炭吸附污染物的同時(shí)吸附水汽的缺點(diǎn)，大大提高了吸附效果。石墨烯與活性炭的結(jié)合，既發(fā)揮了石墨烯疏水性對(duì)水汽的阻隔，又發(fā)揮了活性炭高比表面積多吸附位點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。石墨烯與活性炭的牢固結(jié)合非常關(guān)鍵，本發(fā)明通過(guò)原位還原自組裝的方法，制備出了結(jié)合牢靠的石墨烯-活性炭復(fù)合材料。制備的復(fù)合材料既可以阻擋水汽的吸附又可以強(qiáng)有力的吸附污染氣體。石墨烯的引入不僅不會(huì)降低活性炭的比表面積，反而對(duì)其有10％的提高。該復(fù)合材料在氣體凈化上具有巨大的前景。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1：

大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

將50g氧化石墨烯在水中超聲分散均勻得到氧化石墨烯分散液；控制氧化石墨烯分散液的濃度為0.1mg/ml，向氧化石墨烯分散液中加入含7g肼的水合肼，攪拌2min；將50g活性炭浸入氧化石墨烯分散液中，密封；將混合物升溫至85℃，保持24h，干燥后得產(chǎn)品。其中，活性炭為市售的任何品種的活性炭。

實(shí)施例2

大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

將100g氧化石墨烯在水中超聲分散均勻得到氧化石墨烯分散液；控制氧化石墨烯分散液的濃度為5mg/ml，向氧化石墨烯分散液中加入100g維生素C，攪拌5min；將50g活性炭浸入氧化石墨烯分散液中，密封；將混合物升溫至95℃，保持0.5h，干燥后得產(chǎn)品。其中，活性炭為市售的任何品種的活性炭。

實(shí)施例3

大氣中有機(jī)污染物的吸附材料的制備方法，包括以下步驟：