[發(fā)明專利]聚吡咯改性活性炭的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010184957.1 | 申請日： | 2020-03-17 |
| 公開（公告）號： | CN111346621B | 公開（公告）日： | 2022-04-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張峰;解立國;王東升;崔建國;李紅艷 | 申請（專利權(quán)）人： | 太原理工大學(xué) |
| 主分類號： | B01J20/26 | 分類號： | B01J20/26;B01J20/30 |
| 代理公司： | 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100 | 代理人： | 朱源;楊文艷 |
| 地址： | 030024 *** | 國省代碼： | 山西;14 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 吡咯 改性 活性炭 制備 方法 | ||
本發(fā)明為一種聚吡咯改性活性炭的制備方法；包括以下步驟：（1）選取椰殼/果殼顆粒活性炭，沖洗干燥至恒重，真空干燥儲存、備用；（2）配置吡咯溶液；（3）吡咯附著活性炭；（4）投加六水三氯化鐵；（5）投加苯磺酸鈉；（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭；（7）氮?dú)饷芊飧稍锉４妫槐景l(fā)明通過有機(jī)陰離子（苯磺酸鈉（BSNa））的摻入，使層流生長具有緊湊和有序的表面形態(tài)，并在聚吡咯中高度摻雜；摻雜芳香磺酸鹽陰離子（苯磺酸鈉）的PPy膜具有較高的有序度、結(jié)晶度和較高的導(dǎo)電性，使吡咯薄膜在堿性溶液中具有較好穩(wěn)定性；通過六水三氯化鐵摻雜聚吡咯改性活性炭的同時摻雜表面活性劑（苯磺酸鈉）可以使表面電荷分布更夠均勻，導(dǎo)電能力更強(qiáng)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及改性活性炭制備領(lǐng)域，具體涉及一種聚吡咯改性活性炭的制備方法。
背景技術(shù)
聚吡咯改性活性炭具有選擇性吸附水中硫酸根的作用，現(xiàn)階段，常見的聚吡咯改性活性炭的制備方法主要包括：
（1）化學(xué)聚合：吡咯溶解于去離子水中，將吡咯與活性炭一起震蕩一段時間后，過濾后、加入一定量的六水三氯化鐵（FeCl3·6H2O）再繼續(xù)震蕩一段時間。吡咯被六水三氯化鐵氧化為聚吡咯的同時實(shí)現(xiàn)氯離子對聚吡咯的摻雜。六水三氯化鐵作為引發(fā)劑氧化吡咯為聚吡咯附著在活性炭表面，其中氯離子為摻雜陰離子，作為“補(bǔ)償電荷”。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聚吡咯對活性炭的改性。
將改性后的活性炭投加到含高濃度硫酸根的酸性礦井廢水中，硫酸根與氯離子發(fā)生離子交換，硫酸根被吸附，氯離子實(shí)現(xiàn)釋放。
（2）電化學(xué)聚合：a、在電化學(xué)合成聚吡咯時，通過對負(fù)載有吡咯單體的活性炭施加電壓使得聚吡咯負(fù)載在活性炭的孔隙內(nèi)和表面上；b、吸附在活性炭上的吡咯分子被施加的電流氧化成陽離子自由基并同時與溶液中陰離子絡(luò)合形成離子對；c、兩個離子對偶合脫掉兩個質(zhì)子和兩個陰離子形成吡咯的二聚體；d、此時由于電負(fù)性較強(qiáng)的N上存在孤對電子，因此部分吡咯將結(jié)合質(zhì)子，為了維持電中性，對陰離子摻雜進(jìn)入聚吡咯鏈，二聚體再被氧化并與溶液陰離子絡(luò)合形成二聚體與陰離子的離子對，之后依此連續(xù)的氧化—耦合過程而使聚合物鏈不斷增長。
該合成方法中大部分導(dǎo)電聚合物的合成和摻雜是同時完成的。通過操控電源實(shí)現(xiàn)水中離子的吸附、釋放過程。
現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)：只摻雜無機(jī)陰離子：
無機(jī)陰離子（氯離子、硝酸根離子、硫酸根離子等）的摻入導(dǎo)致了聚吡咯的三維生長和氧化還原摻雜，平面化比較差，因此只摻雜無機(jī)陰離子的聚吡咯不夠穩(wěn)定。氯離子摻雜后的聚吡咯之間連接能力差，比較脆弱、且不夠穩(wěn)定，表面電荷分布不夠均勻，導(dǎo)電能力不夠強(qiáng)；同時，摻雜氯離子的聚吡咯薄膜在堿性溶液中不穩(wěn)定，容易受親核能力強(qiáng)的氫氧根攻擊，去質(zhì)子化而脫摻雜，造成聚吡咯導(dǎo)電能力下降。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決摻雜無機(jī)陰離子聚吡咯不夠穩(wěn)定，氯離子摻雜后的聚吡咯之間連接能力差，比較脆弱、且不夠穩(wěn)定，表面電荷分布不夠均勻，導(dǎo)電能力不夠強(qiáng)；同時，摻雜氯離子的聚吡咯薄膜在堿性溶液中不穩(wěn)定，容易受親核能力強(qiáng)的氫氧根攻擊，去質(zhì)子化而脫摻雜，造成聚吡咯導(dǎo)電能力下降的技術(shù)問題；提供一種聚吡咯改性活性炭的制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種聚吡咯改性活性炭的制備方法，包括以下步驟：
（1）選取10—20目的椰殼/果殼顆粒活性炭，將顆粒活性炭用超純水沖洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重，然后真空干燥儲存、備用；
（2）吡咯溶液的配置：取吡咯單體于燒杯中，加去離子水、超聲水浴溶解吡咯，保鮮膜密封；
（3）吡咯附著活性炭：將步驟（1）中真空干燥儲存的顆粒活性炭和步驟（2）中定容的吡咯液體至密封瓶里面，充氮?dú)饷芊猓缓髶u床時間12小時，結(jié)束后，將密封瓶里面的液體倒掉；
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