[發明專利]一種碳基重金屬捕獲劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910605619.8
• 申請日: 2019-07-05
• 公開（公告）號: CN110314649B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 司知蠢;謝華定;翁端;邢依蒙;劉宇翔;劉萍
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院;臺州市華旭環保科技有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 劉莉

本發明公開一種碳基重金屬捕獲及其制備方法，所述制備方法包括以下步驟：1)將含碳原料在一定條件下預處理，得到中間產物；2)將中間產物在惰性氣體保護和一定溫度下碳化0.5～10小時，得到第一捕獲劑；若所述第一捕獲劑的含氧量＜15％，則再進行下述步驟：3)將第一捕獲劑與含氧活化劑按照一定比例混合，在惰性氣體保護和一定溫度下繼續處理0.5～10小時，得到第二捕獲劑；4)將第二捕獲劑惰性氣體保護和600～1000℃條件下活化0.5～6小時，得到第三捕獲劑。本發明制備的碳基重金屬捕獲劑可以在室溫下對水中的重金屬離子進行有效的捕獲。

技術領域

本發明涉及重金屬捕獲劑及催化領域，更具體涉及一種碳基重金屬捕獲劑及其制備方法。

背景技術

工業及生活中產生的重金屬離子污染物排放不但在目前進入土壤水源，借由食物鏈進入人體，威脅人類健康，而且重金屬離子極其難以自然消亡，流入循環系統后會對環境造成持續的污染。如何對工業生產過程中產生的重金屬離子進行收集并處理，是目前亟待解決的環境問題之一。

碳材料是一種傳統而又不斷發展的材料，隨著工藝技術和相關研究的不斷深入，將碳材料作為催化載體、吸附材料的研究和應用已經越來越廣泛。碳材料有許多優點，如無毒，低成本，低功耗，高效率及方便回收處理等，在環境處理受到廣泛關注，但現有碳材料進行重金屬吸附的吸附容量偏低，很難滿足要求。

發明內容

為了彌補現有技術的不足，本發明提出一種碳基重金屬捕獲劑及其制備方法，其具有優異的吸附性能。

本發明的技術問題通過以下的技術方案予以解決：

一種碳基重金屬捕獲劑的制備方法，包括以下步驟：1)將含碳原料在一定條件下預處理，得到中間產物；2)將中間產物在惰性氣體保護和一定溫度下碳化0.5～10小時，得到第一捕獲劑；若所述第一捕獲劑的含氧量＜15％，則再進行下述步驟：3)將第一捕獲劑與含氧活化劑按照一定比例混合，在惰性氣體保護和一定溫度下繼續處理0.5～10小時，得到第二捕獲劑；4)將第二捕獲劑在惰性氣體保護和600～1000℃條件下活化0.5～6小時，得到第三捕獲劑。

優選地，還包括如下步驟：將所述第一捕獲劑或所述第二捕獲劑或所述第三捕獲劑與硫粉以一定比例混合均勻，在足以使硫粉熔化的溫度下保溫一段時間，再在400～800℃硫化，然后冷卻降至室溫，得到第四捕獲劑。

優選地，還包括如下步驟：將所述第一捕獲劑或所述第二捕獲劑或所述第三捕獲劑與濃氨水按照一定比例混合均勻，在80-250℃下氨化0.5～10小時得到第五捕獲劑。

優選地，所述第一捕獲劑或所述第二捕獲劑或所述第三捕獲劑與硫粉的重量比為1:3～3:1。

優選地，所述濃氨水的體積濃度為10％～28％，在所述第一捕獲劑或所述第二捕獲劑或所述第三捕獲劑與濃氨水混合后的體系中，所述第一捕獲劑或所述第二捕獲劑或所述第三捕獲劑的固含量不超過50wt％。

優選地，所述步驟3)中第一捕獲劑與含氧活化劑的重量比為1:1～5:1。

優選地，所述步驟3)中的含氧活化劑為KOH、磷酸中的一種。

優選地，所述含碳原料是聚丙烯腈或纖維素，所述步驟1)中的預處理是指所述含碳原料在空氣和150℃～300℃下進行預氧化0.5～10小時；或者所述含碳原料是木質材料、秸稈、煤及石油焦中的一種，所述步驟1)中的預處理是指所述含碳原料在惰性氣氛和150℃～600℃下進行預碳化0.5～10小時。

優選地，所述步驟2)和步驟3)中的溫度各自獨立地在300℃～800℃范圍內。

一種碳基重金屬捕獲劑，由所述的制備方法制備得到。