[發明專利]一種椰殼基中孔活性炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110452662.2
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN112938971A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 徐清馨;劉學蛟;汪印
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C01B32/336;B01J23/745
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種椰殼基中孔活性炭及其制備方法和應用，所述制備方法包括以下步驟：(1)取椰殼炭化料經研磨、過篩得到20～60目的椰殼炭化料顆粒；(2)將鐵鹽溶解后加入步驟(1)得到的椰殼炭化料顆粒，攪拌浸漬得到浸漬鐵鹽炭化料；(3)對步驟(2)得到的浸漬鐵鹽炭化料進行活化處理，經酸洗后得到所述椰殼基中孔活性炭。本發明以椰殼炭化料為原料，通過碳熱還原耦合催化活化的方法，利用碳熱還原所形成的納米零價鐵催化碳與二氧化碳的氣化反應，實現一步法造孔和擴孔的目的，所制備的活性炭比表面積大、孔結構發達、中孔率高、孔徑分布范圍廣。

技術領域

本發明屬于環保材料制備技術領域，具體涉及一種椰殼基中孔活性炭及其制備方法和應用。

背景技術

活性炭作為一種廣泛應用的炭質吸附材料，具有吸附性能佳、化學惰性高及導電性良好等優異性能。其吸附性能主要由活性炭物理孔隙結構和孔表面化學性質共同決定的。通常情況下，活性炭的微孔表面積占總表面積的90％以上，因此它的吸附能力主要由微孔決定。當活性炭孔徑是吸附質分子直徑的3-6倍以上時，吸附質分子運動的阻力較??；相反，則會導致吸附速率和容量下降。當吸附質分子尺寸較大時，吸附劑的孔徑分布與吸附質分子大小的匹配程度決定了吸附效能。

CN111285369A公開了一種富含中孔活性炭的制備方法，將含碳前驅體與一定質量比的NaOH同KOH的混合物干法混和，惰性氣體下經兩段恒溫活化后水洗至中性，得到的干燥活化產物再按照一定質量比與含碳前驅體混合，經兩段恒溫活化后水洗至中性并干燥，獲得富含中孔的活性炭。所制備的活性炭富含一定的中孔結構，并且比表面積高。但制備過程經過兩次高溫活化能耗較大、成本較高；此外強堿性物質的使用對設備腐蝕較大、污染嚴重，所制備的活性炭有化學藥品殘留。

CN109277077A公開了一種甲醛、甲烷吸附用活性炭吸附劑的配方及制備方法，配方包括：改性活性炭、TiCl溶液、鹽酸溶液。具體步驟如下：采用超聲波活性炭進行預處理，之后水洗滌、烘干；將膨潤土粉碎煅燒；膨潤土、活性炭研磨后干燥；在TiCl和鹽酸溶液的混合溶液中水熱處理后洗滌、抽濾、烘干；焙燒后降至室溫，即制得甲醛、甲烷吸附用活性炭吸附劑。采用其所述方法生產出來的活性炭吸附劑增加了活性炭中孔的數量和比例，提高了吸附劑的穿透時間，催化氧化能力強，甲醛、甲烷分解速度也更快，并且在制備過程中不產生對環境有污染的副產物，此外其所述吸附劑對多種小分子有機物也有一定的吸附分解效果。但是其所述吸附劑在制備過程中，使用的鈦鹽價格較高，且使用的化學試劑容易在活性炭表面出現殘留。

因此，開發一種中孔率高、造價低廉且環境友好的活性炭吸附劑是十分必要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種椰殼基中孔活性炭及其制備方法和應用，所述制備方法包括以下步驟：(1)取椰殼炭化料經研磨、過篩得到20～60目的椰殼炭化料顆粒；(2)將鐵鹽溶解后加入步驟(1)得到的椰殼炭化料顆粒，攪拌浸漬得到浸漬鐵鹽炭化料；(3)對步驟(2)得到的浸漬鐵鹽炭化料進行活化處理，經酸洗后得到所述椰殼基中孔活性炭。本發明以椰殼炭化料為原料，通過碳熱還原耦合催化活化的方法，利用碳熱還原形成的納米零價鐵催化碳與二氧化碳的氣化反應，實現一步法造孔和擴孔的目的，所制備的活性炭比表面積大、孔結構發達、中孔率高。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種椰殼基中孔活性炭的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)取椰殼炭化料經研磨、過篩得到20～60目的椰殼炭化料顆粒；

(2)將鐵鹽溶解后加入步驟(1)得到的椰殼炭化料顆粒，攪拌浸漬得到浸漬鐵鹽炭化料；

(3)對步驟(2)得到的浸漬鐵鹽炭化料進行活化處理，經酸洗后得到所述椰殼基中孔活性炭。