[發(fā)明專利]一種文冠果殼活性炭基水凝膠的制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910525536.8
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110227421A
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝一男;王任飛;王喜明;紅嶺;丁立軍
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 包曉靜

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種文冠果殼活性炭基水凝膠的制備方法及其應(yīng)用，將文冠果殼粉末在隔絕空氣條件下升溫炭化得到文冠果殼活性炭；取文冠果殼活性炭粉末、聚乙烯醇和海藻酸鈉在容器中加水混合溶解，并進(jìn)行超聲波分散得到均勻懸濁液；將懸濁液在的水浴鍋中加熱，當(dāng)出現(xiàn)粘稠物時容器中滴加CaCl₂溶液，滴加結(jié)束后保溫后冷卻形成球狀水凝膠；最后對水凝膠進(jìn)行干燥、粉碎。本發(fā)明利用文冠果殼制備活性炭，然后利用聚乙二醇和海藻酸鈉形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對活性炭進(jìn)行包覆，形成表面具有含氧官能團(tuán)的球狀活性炭基水凝膠，可對水中的染料物質(zhì)進(jìn)行選擇性吸附，也規(guī)避了直接采用活性炭顆粒時容易造成吸附劑流失的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種文冠果殼活性炭基水凝膠的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

有數(shù)據(jù)表明，我國印染廢水日排放總重量在300-400噸，而每1噸未經(jīng)處理的染料廢水排放到環(huán)境中，就會造成20噸自然環(huán)境水體的污染^[17]。當(dāng)今世界，約有14億人口沒有直接飲用水資源，超過80個國家(大于世界人口的40％)缺乏自來水資源^[18]。2000年，聯(lián)合國組織己將我國列為世界13個貧水國之一。染料廢水色度大、有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)，使染料廢水具有更大的危害性。若讓未經(jīng)處理的染料廢水進(jìn)入水體環(huán)境，會對自然水體環(huán)境、自然環(huán)境、人類的生存乃至經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展帶來巨大的威肋。

活性炭是一種多孔的功能性材料，活性炭被認(rèn)為是排列成與石墨碳晶體類似的“螺旋狀分層結(jié)構(gòu)”。活性炭具有一系列特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，如：巨大的孔隙比以及龐大的比表面積，強(qiáng)力的耐腐蝕性能，能抵御極高的溫度，不怕酸堿腐蝕的能力，導(dǎo)電性能非常出色，化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性也極高，以及對物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的優(yōu)異吸附性。活性炭與人們的生活息息相關(guān)，在各個領(lǐng)域都能發(fā)揮相當(dāng)大的作用，比如發(fā)電行業(yè)中，活性炭由于較強(qiáng)的吸附能力可以做到脫硫和脫磷；化工行業(yè)中，吸附冶煉廠產(chǎn)生的CO等有害物質(zhì)；食品安全行業(yè)，可以用作干燥劑使食物有更長的保質(zhì)期；環(huán)境保護(hù)行業(yè)中也有較為廣泛的應(yīng)用。

但活性炭的吸附是一個物理吸附過程，粉末活性炭在廢水處理中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，但是它的缺點(diǎn)也很明顯，因?yàn)榉勰┗钚蕴康牧胶苄。|(zhì)量也很小，在使用過程中很容易就跑到空氣中，造成流失，從而增加了成本。而且，在污水處理中吸附完成后，很難和水分離出來，這也是目前需要解決的問題。再加之現(xiàn)階段制備活性炭的材料大部分選用木材進(jìn)行生產(chǎn)，消耗大量木材資源，不利于環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問題，本發(fā)明提供一種文冠果殼活性炭基水凝膠的制備方法及其應(yīng)用，利用文冠果殼制備活性炭，減少了資源浪費(fèi)，文冠果殼活性炭具有很大的比表面積和孔徑；然后利用聚乙二醇和海藻酸鈉形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對活性炭進(jìn)行包覆，形成表面具有含氧官能團(tuán)的球狀活性炭基水凝膠，可對水中的染料物質(zhì)進(jìn)行選擇性吸附；同時增大了顆粒的粒徑，規(guī)避了直接采用活性炭顆粒時容易造成吸附劑流失的問題。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種文冠果殼活性炭基水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

S1：將文冠果殼烘干后進(jìn)行粉碎，將粉碎后的文冠果殼粉末在隔絕空氣條件下升溫炭化，得到文冠果殼活性炭；

S2：取出制備好的文冠果殼活性炭用蒸餾水反復(fù)沖洗，然后進(jìn)行過濾，然后將過濾后得到的文冠果殼活性炭放置在100℃的烘箱內(nèi)進(jìn)行干燥，干燥結(jié)束后冷卻至室溫備用；

S3：按質(zhì)量份數(shù)取干燥冷卻后的文冠果殼活性炭粉末100份、聚乙烯醇15份和海藻酸鈉15份，然后混合在盛有500份蒸餾水的容器中，將容器放在超聲波分散機(jī)中進(jìn)行超聲波分散10～20min后，得到均勻懸濁液；

S4：將懸濁液放置在80℃的水浴鍋中加熱，加熱過程中不斷用玻璃棒攪拌，當(dāng)出現(xiàn)粘稠物時，向容器中滴加500份的10％CaCl₂溶液，滴加結(jié)束后保溫60～120min，再冷卻形成球狀水凝膠，最后對水凝膠進(jìn)行干燥，得到文冠果殼活性炭基水凝膠。