[發(fā)明專利]一種改性活性炭的制備方法

有效

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• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109502583B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 黃宇;彭仕琪;朱丹丹;趙全喜
• 申請（專利權）人: 江蘇鹽城環(huán)保科技城大氣先進技術研發(fā)中心
• 主分類號: C01B32/30
• 分類號: C01B32/30;B01J20/20;B01J20/30;B01J20/28;B01D53/04
• 代理公司: 蘇州威世朋知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32235
• 代理人: 劉振龍

本發(fā)明公開了一種改性活性炭的制備方法，通過有機酸和過渡金屬離子兩步改性法，制備出的活性炭表面羧基基團增多，使過渡金屬離子與活性炭表面結合力加強，有效改善金屬離子分散性；同時羧基的還原性，可將金屬離子還原為金屬單質(zhì)或低價態(tài)金屬離子，顯著提高其對低濃度甲苯的吸附性能。本發(fā)明操作流程簡單，成本低，可制成活性炭濾芯等防護產(chǎn)品推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機氣體處理技術領域，尤其涉及一種改性活性炭的制備方法。

背景技術

揮發(fā)性有機化合物(VOCs)是普遍存在于室內(nèi)外環(huán)境空氣中的污染物，主要來源于工業(yè)過程及機動車排放的有機廢氣。其中，甲苯因其有毒、反應活性高、易致癌及易誘發(fā)基因突變等特性，近年來引發(fā)人們的廣泛關注。目前，處理VOCs最常見的方法是吸附法，尤其是處理環(huán)境中低濃度的VOCs。活性炭吸附法因其成本低、效率高被證明為較適宜的有機氣體處理方法。目前較為常用的活性炭改性方法為無機酸/堿、有機酸、負載過渡元素金屬離子或微波改性等。活性炭的制備條件、孔隙度、表面化學性質(zhì)決定了活性炭對有機氣體的吸附性能。

有機酸改性可以提高活性炭表面的酸性含氧基團，對甲醛及其他揮發(fā)性有機氣體的吸附具有明顯的改善作用；單一過渡金屬改性也可以提高活性炭對甲苯的單位吸附量，但操作步驟繁瑣，且能耗較高，工業(yè)化生產(chǎn)難度大。將兩種改性方法相結合是一種提高活性炭吸附甲苯的行之有效的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要提供一種結合有機酸以及過渡金屬兩種方式的改性活性炭的制備方法，制備的改性活性炭對低濃度甲苯具有較高的吸附性能。

一種改性活性炭的制備方法，包括以下步驟：

S1將活性炭用去離子水洗滌至上清液澄清，使活性炭表面雜質(zhì)被充分去除，然后置于干燥箱中進行干燥，得到預處理的活性炭；

S2將S1預處理后的活性炭置于有機酸溶液中，在恒溫水浴振蕩器中進行振蕩，之后用去離子水進行清洗，最后進行真空干燥，得到有機酸處理過的活性炭；

S3將步驟S2經(jīng)有機酸處理過的活性炭置于過渡金屬鹽溶液中，在恒溫水浴振蕩器中進行振蕩，之后用去離子水進行清洗，最后進行真空干燥，即得改性活性炭。

進一步具體的，所述S2中有機酸為草酸、檸檬酸、馬來酸、富馬酸、琥珀酸或酒石酸中的其中一種。

進一步具體的，所述S3中過渡金屬鹽為鈷鹽、鐵鹽、銅鹽或錳鹽中的其中一種，同時所述的過渡金屬鹽為氯鹽。

進一步具體的，所述S1中干燥箱的溫度控制在80～100℃，時間控制在20h～28h。

進一步具體的，所述S2以及S3中恒溫水浴振蕩器的溫度為50～70℃，振蕩頻率為90～110r/min，振蕩時間為2～4h。

進一步具體的，所述S2以及S3中真空干燥溫度為70～90℃，時間控制在20h～28h。

進一步具體的，所述的有機酸溶液濃度為0.5mol/L，所述有機酸溶液與活性炭的液固比是8:1～16:1。

進一步具體的，所述的過渡金屬鹽溶液，其濃度為0.5～1mol/L；所述過渡金屬鹽溶液與活性炭的液固比是8:1～16:1。

本發(fā)明提供了一種改性活性炭的制備方法，制備出的活性炭表面羧基基團增多，通過羧基配位作用，使過渡金屬離子與活性炭表面結合力加強，有效改善金屬離子分散性；同時羧基的還原性可將金屬離子還原為金屬單質(zhì)或低價態(tài)金屬離子，顯著提高其對低濃度甲苯的吸附性能；且所得改性活性炭孔隙結構發(fā)達，比表面積為312.4m²/g，總孔容為0.05cm³/g，平均孔徑為3.3nm，對低濃度甲苯具有較高的吸附性能，操作流程簡單，成本較低，適用場合廣泛，可制成活性炭濾芯等防護產(chǎn)品推廣應用。

附圖說明