[發明專利]一種鹵化改性活性炭材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810208311.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN108554382B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 張忠良;楊昊
• 申請（專利權）人: 河南正清環境科技有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;張真真

本發明公開一種鹵化改性活性炭材料及其制備方法，以鹵代有機化合物為反應試劑，在一定的反應溫度下，對活性炭進行改性，在活性炭表面接枝上鹵素基團，提高活性炭表面的抗陳化性能。本發明所述的鹵化改性活性炭可用于人防過濾吸收器等需要長期貯存的防護裝備。本發明解決了傳統鹵化方法危險性大、腐蝕性強、生產條件苛刻、生產過程不容易控制等問題，且生產過程更加環保、生產成本更低、產品質量更可靠。

技術領域

本發明涉及活性炭改性領域，具體涉及一種鹵化改性活性炭材料及其制備方法。

背景技術

活性炭不僅具有發達的孔隙結構，是優良的吸附劑，同時存在著大量而復雜的表面官能團，具有很好的反應活性。為了提高或拓展活性炭的吸附或反應活性，常通過物理的或化學的方法，改變活性炭表面官能團的性質或數量，這種方法稱為改性。常用的改性方法有高溫處理、氧化處理、還原、負載金屬組分等。在氮氣等惰性氣體中高溫處理活性炭可去除其表面含氧官能團而獲得堿性特性，通過硝酸、過氧化氫等強氧化劑的氧化可提高活性炭表面酸性氧化物的含量從而增強其表面的極性，而炭原子上接枝了鹵素原子（Br、F、Cl）的活性炭顯示出良好的疏水性和抗陳化性能。

陳化，是指活性炭及浸漬活性炭材料長期貯存過程中，吸附性能發生改變，逐漸劣化的現象，陳化是活性炭類材料普遍存在的現象。普通活性炭從生產到使用的周期較短，一般不會長期貯存，陳化對其應用性能的影響并不明顯，但對于化學防護用活性炭，由于防護裝備安裝后需要數年甚至數十年的長期戰備貯存，如果不做抗陳化處理，性能衰減長期累積會導致防護性能失效。而鹵化改性是提高活性炭抗陳化能力的有效方法。

現有的鹵化改性方法通常采用氯氣做為反應原料，雖然反應活性高，但存在以下問題：

（1）氯氣毒性大，屬劇毒物質，易對生產工人造成人身傷害；（2）氯氣腐蝕性強，容易發生泄露事故；（3）副產物鹽酸產生量大，對生產設備腐蝕嚴重，生產設備需要頻繁檢修；（4）氯與活性炭反應是劇烈的放熱反應，生產工藝控制要求苛刻，產品品質不易控制，甚至氯氣與碳元素反應，造成燒蝕；（5）副產物多，造成大量的廢水排放，后處理過程復雜、費用高昂；（6）氯的化學性質太活潑，容易與活性炭中的灰分也反應，生成氯化鐵等酸性鹽類，在后續處理過程中不僅降低活性炭的強度，還容易造成活性炭的孔堵塞。

發明內容

本發明提出了一種鹵化改性活性炭材料及其制備方法，鹵化改性活性炭材料是由鹵代有機化合物與活性炭反應制造的。在一定的反應溫度下，對活性炭進行改性，使活性炭表面化學性質比較活波的碳原子與鹵素原子共價結合，將鹵素原子接枝在活性炭表面，達到抗陳化的目的。

實現本發明的技術方案是：一種鹵化改性活性炭材料，所述鹵化改性活性炭由鹵代有機化合物與活性炭反應制成，鹵化改性活性炭表面鹵素原子的含量為0.5-15%。

所述鹵代有機化合物分子中含有含有至少一個碳原子，和氟、氯、溴三種原子中任意一種原子。

所述活性炭為果殼活性炭、煤質活性炭、瀝青基活性炭和活性碳纖維中的任意一種。

所述的鹵化改性活性炭材料的制備方法，步驟如下：

（1）將活性炭加熱到120℃~150℃，烘干0.5 h ~5h，達到深度干燥的目的；

（2）將步驟（1）得到的干燥活性炭在鹵化反應器中升溫到180℃~550℃；

（3）將鹵代有機化合物汽化，然后通入鹵化反應器，與高溫活性炭進行反應，反應時間10min~120min；

（4）反應完成后，經過降溫、放料、水洗、烘干，得到鹵化改性活性炭。

所述步驟（3）中鹵代有機化合物與步驟（1）中活性炭的質量比為1:（10-50）。