[發明專利]一種多孔活性炭的制備方法及其油水分離應用

在審

• 申請號: 202110146912.X
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN113044836A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 董華;張嘉鵬;楊麗菁
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C01B32/312
• 分類號: C01B32/312;C01B32/318;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/40
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本發明公開了一種多孔活性炭的制備方法及其在油水分離中的應用，涉及到疏水親油功能性材料技術領域。解決了現有疏水親油功能性材料的制備成本高，油水分離性能差等問題。本發明的多孔活性炭材料的制備方法為：采用饅頭制作工藝制備的饅頭并干燥除水，再通過惰性氣氛中高溫碳化的方法得到疏水親油的多孔活性炭材料。該材料的合成工藝簡單，成本低，無污染，吸油性能優異且性能穩定，可循環重復使用。該材料在油水混合物分離、含油廢水的處理等方面具有很大的潛力。

技術領域

本發明涉及疏水親油功能性材料技術領域，具體涉及到一種多孔活性炭的制備方法及其在油水分離中的應用。

背景技術

頻繁的石油泄漏事故屢次出現造成嚴重的環境污染，泄漏出來的有毒物質通過生物富集作用經食物鏈對海洋物種和人類構成嚴重威脅。如何妥善處理這類事故，降低事故對環境造成的危害，已引起各國政府和研究人員的密切關注。因此，從水中分離油而不造成環境污染是一項艱巨的任務。

傳統的油水分離技術包括重力分離、過濾、離心、浮選和電化學方法。應對海上原油泄漏等事故，圍欄法、化學分散法、凝固法和吸收法也被廣泛應用。但是大部分的傳統方法都存在一定的問題，例如分離效率低、產生二次污染、能耗大和處理效果差等。

三維(3D)碳基多孔結構材料有密度低、導電性良好，孔隙率高和比表面積大的優異性能，因此在催化劑載體，超級電容器，氣體傳感器和其他領域中已有許多研究和應用。三維(3D)碳基多孔結構材料因其出色的疏水性能而有望應用到油水分離。幾種常見的三維(3D)碳基多孔結構材料，包括可以在惰性氣氛下熱解的有機氣凝膠、碳納米管海綿和石墨烯氣凝膠。然而有機氣凝膠易碎，吸油效率超低，此外碳納米管海綿的制備復雜，前驅體昂貴；石墨烯氣凝膠雖對油和有機溶劑具有很高的吸附性能和重復利用性能，但是在制備氧化石墨烯的過程中產生大量酸廢液，嚴重限制了工業生產。因此，開發制備簡單、成本低廉且具有廣闊應用前景的油水分離材料迫在眉睫。

饅頭，又稱之為饃、饃饃，中華民族的傳統面食，是一種用面粉發酵蒸成的食品。我們用面粉制作饅頭并干燥除去水分，再通過惰性氣氛中高溫碳化的方法得到疏水親油的多孔活性炭材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種疏水親油多孔活性炭的制備方法及其油水分離應用，旨在解決現有技術制備的油水分離材料成本高、有二次污染以等問題。該疏水親油多孔活性炭材料是采用面粉制作饅頭并干燥除去水分，再通過惰性氣氛中高溫碳化的方法得到的。該材料合成工藝簡單，成本低，無污染，吸油性能優異且性能穩定，可循環重復使用。該材料在油水混合物分離、含油廢水的處理等方面具有非常大的潛力。

本發明技術方案：

本發明是一種疏水親油多孔活性炭的制備方法，首先用面粉與水、酵母混合形成面團并發酵，并蒸制成饅頭，再通過干燥和惰性氣氛中高溫碳化的方法得到疏水親油的多孔活性炭材料，最后應用于油水分離。

具體的制備方法的步驟如下：

1.面粉發酵：按重量份計，稱取面粉100份、干酵母0.1-10份、水50-200份，充分混合均勻形成面團后置于10-50℃進行發酵；

2.蒸制：將步驟1中發酵好的面團揉搓到沒有較大的氣泡后，將面團切成小塊，并轉移到蒸籠中蒸20min制成饅頭；

3.干燥：將步驟2中蒸好的饅頭去除表面的面皮，并進行干燥除水。

4.碳化：將步驟3中干燥所得的饅頭在惰性氣氛下高溫碳化，以形成結構穩定的疏水親油的多孔碳材料。

上述技術方案，其中步驟4中碳化溫度是300-1800℃；碳化時間是0.5-24h。

本發明的有益效果：

1.本發明制備的是一種疏水親油的多孔活性炭材料，旨在解決現有技術制備的油水分離材料成本高、有二次污染等問題。