[發明專利]一種胺官能化活性炭材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110435640.5
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113070032B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王建國;謝亮;孔祥宇;張樂樂;李巖峰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/32;C01B32/354;B01D53/04
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發明公開了一種胺官能化活性炭材料及其制備方法和應用，所述胺官能化活性炭材料的制備方法為：首先將活性炭用去離子水洗滌，直至pH為中性；將N?[3?(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺與去離子水按1:2.5~10體積比混合，超聲處理6~10 min，然后加入洗滌處理過的活性炭，于70~90℃溫度下回流攪拌4~8 h，最后在60~80℃溫度下進行真空干燥8~12 h，即得到所述胺官能化活性炭材料。本發明將N?[3?(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺官能化在活性炭材料上，然后將得到胺官能化活性炭材料用于混合氣體中羰基硫的脫除，具有比表面積大，穩定性高，制備方法簡單的優點，具有潛在的工業應用價值。

技術領域

本發明涉及羰基硫氣體的吸附分離技術領域，具體涉及一種胺官能化活性炭材料及其制備方法和應用。

背景技術

活性炭是由木質、煤質和石油焦等含碳的原料經熱解、活化加工制備而成，通常為粉狀或粒狀，具有發達的孔隙結構、較大的比表面積和豐富的表面化學官能團，特異性吸附能力較強的多孔無定形炭材料。通過化學或物理手段對活性炭進行改性，能夠降低活性炭的灰分含量、提高吸附能力，表面官能團修飾也是改性活性炭的一種方式，通過加入含有其他官能團的溶液與活性炭本身的表面基團發生反應，來達到表面官能團修飾的目的，改性活性炭材料廣泛用于污水處理、大氣污染防治等領域。

N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，無色透明液體，分子式：C₈H₂₂N₂O₃Si，常作為聚乙烯、聚苯乙烯、環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂等聚合物體系的偶聯劑，能夠提高材料的物理機械性能、潤濕性、導電性等，在這里作為胺官能團的來源。

隨著現代化學工業迅速發展和人民生活的日益提高，天然氣、石油氣、焦爐氣、水煤氣和半水煤氣等被廣泛地應用于各種化工過程和人民日常生活中，通常這些氣體中都含有硫化物，除了含有一般的無機硫，如SO₂、SO₃、H₂S等，還含有一般較難除去的有機硫，如COS、CS₂等，其中COS的化學活性比 H₂S 的化學活性小得多，其酸性和極性均比 H₂S 的弱，并且很容易引起催化劑中毒失活， 并且對工業生產的設備有腐蝕作用。但是一般用于脫除H₂S 的方法不能有效地完全脫除COS。工業上脫除COS的方法主要分為干法和濕法，其中干法是指利用吸附劑和催化劑將COS直接脫除或轉化為其他無機硫再脫除的過程，主要有包括有還原法、水解法、吸附法、光解法及氧化法等，有著脫硫精度高、操作費用低等優點，其中工業應用最為廣泛的是吸附法，即用吸附劑將COS集中吸附后再處理的方法。

發明專利CN106902740 A公開的“一種堿性主表現的活性炭纖維的官能團負載方法”，該方法首先通過加入無水乙醇、鈦酸四丁酯、五氧化二釩、硝酸銀、氫氧化鈉等來制備溶膠，其次將上述溶膠浸漬到活性炭上，最后經陳化、干燥得到堿性主表現的活性炭纖維，并將其應用到酸性污染物質的吸附中，該方法制備過程復雜、并且成本較高，用于工業化難度較大。

發明專利CN111620339 A公開的“一種活性炭表面含氧官能團選擇性還原方法”，該方法通過以二氧化硫脲、硼氫化鈉、抗壞血酸為還原劑，堿性條件下還原活性炭表面的C-O、C-O-C、COOH等含氧基團，來達到降低活性炭材料親水性的目的，從而提升了活性炭在潮濕環境中應用能力。

針對上述技術背景，本發明以較為簡單的操作制備了一種胺官能化活性炭材料，并對混合氣體中的羰基硫有著較高脫除率，具有很大的環保意義和經濟意義。

發明內容

針對現有工業生產中吸附材料存在的不足，本發明的目的在于提供一種胺官能化活性炭材料及其制備方法和應用。本發明通過簡單的一步浸漬法得到新型羰基硫吸附材料，在模擬的混合氣體氣氛中，對羰基硫有著較好的吸附效果，顯著提高了活性炭材料對于羰基硫氣體的吸附能力，為活性炭的改性提供了新思路，從環境保護和經濟效益上，具有潛在的工業化價值。