[發明專利]一種電容去離子用滸苔活性炭及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210106590.0
• 申請日: 2022-01-28
• 公開（公告）號: CN114455583A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 李蓓;姚東瑞;劉曉靜;崔鍵;常雅軍;杜鳳鳳;李金鳳;孫林鶴
• 申請（專利權）人: 江蘇省中國科學院植物研究所
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C02F1/469
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種電容去離子用滸苔活性炭及其制備方法和應用，包括以下制備步驟：將滸苔洗凈、風干后，置于馬弗爐中，在氮氣氛圍下，以5?10℃/分鐘的升溫速率升至700?900℃，保持2?4 h，形成滸苔炭化料；將滸苔炭化料進行研磨、過篩后依次使用蒸餾水洗滌1?3次，0.2?3M鹽酸洗滌1?4次，蒸餾水洗滌1?8次，過濾烘干，得到滸苔活性炭。本發明制得的滸苔活性炭的制備方法中未采用任何活化劑和改性劑，且操作簡單、工藝簡便、無污染，適用于工業生產。滸苔活性炭保留滸苔生物質原有的表面褶皺結構，含有層級孔結構，且中孔率達到64.6%。滸苔活性炭產品帶有負電表面電荷，可作為電容去離子技術專用的負極材料。

技術領域

本發明屬于活性炭材料生產及其應用技術領域，具體涉及一種電容去離子用滸苔活性炭及其制備方法和應用。

背景技術

電容去離子技術是新型的苦咸水淡化技術，通過在電極兩端施加電壓吸附水中的離子，從而實現苦咸水的淡化。電容去離子技術利用電場力對鹽離子進行吸附與脫除，具有能效高、運行成本低、無二次污染等優勢。電容去離子技術的脫鹽性能與電極材料的性質密切相關，目前尚且缺乏其電極材料專用活性炭的產品。

2007年以來，我國黃海領域連續暴發大規模滸苔綠潮，且有愈來愈嚴重的趨勢。大量的滸苔綠潮漂浮在海面或堆積在岸邊，形成“海上草原”，對海洋生態系統、旅游業發展產生嚴重危害。一方面，以滸苔綠潮生物質資源為原料，研發電容去離子技術專用活性炭產品，可以變廢為寶，為滸苔綠潮可再生生物質資源的高值循環利用提供科技支撐。另一方面，滸苔作為海藻，本身含鹽量比其他植物高，且含有大量的纖維素、半纖維素和木質素，以及豐富的蛋白質和糖類，這些特點為其作為天然功能性活性炭材料提供了可能性。

發明內容

解決的技術問題：本發明提供一種電容去離子用滸苔活性炭及其制備方法和應用，充分利用其生物特性以及結構特點，在不添加任何活化劑和改性劑的前提下，制備具有層級孔結構、表面基團豐富且帶負電的滸苔活性炭材料。本發明的活性炭制備方法簡單易操作、綠色環保，同時，生產的滸苔活性炭擁有良好的總孔容積、親水性和帶負電特征，擁有優異的脫鹽容量，是理想的電容去離子負極材料。

技術方案：一種滸苔活性炭的制備方法，包括以下制備步驟：(1)將滸苔洗凈、風干后，置于馬弗爐中，在氮氣氛圍下，以5-10℃/分鐘的升溫速率升至700-900℃，保持2-4h，形成滸苔炭化料；(3)將滸苔炭化料進行研磨、過篩后依次使用蒸餾水洗滌1-3次，0.2-3M鹽酸洗滌1-4次，蒸餾水洗滌1-8次，過濾烘干，得到滸苔活性炭。

優選的，上述升溫速率為6℃/分鐘，升至800℃，保持2h。

優選的，上述鹽酸濃度為1M。

上述制備方法制得的滸苔活性炭。

上述滸苔活性炭在制備電容去離子技術負極中的應用。

應用具體步驟為：將滸苔活性炭、聚四氟乙烯PTFE和乙炔黑按質量比8:1:1在乙醇中混合，超聲2小時后，在紅外燈下將樣品制成片狀材料，80℃烘干后，制得電極

有益效果：(1)滸苔活性炭的制備方法中未采用任何活化劑和改性劑，且操作簡單、工藝簡便、無污染，適用于工業生產。(2)滸苔活性炭保留滸苔生物質原有的表面褶皺結構，含有層級孔結構，且中孔孔容達到0.389cm³/g，中孔率達到64.6％。(3)滸苔活性炭產品帶有大量的含氧含氮表面官能團，且表面帶有負電，可作為電容去離子技術專用的負極材料。

附圖說明

圖1是實施例1中滸苔的光學顯微鏡圖和滸苔活性炭的掃描電鏡圖，如圖可見滸苔活性炭呈片狀結構，表面保留干滸苔原有的表面規律性褶皺結構。

圖2是滸苔活性炭的zeta電位曲線，說明滸苔活性炭表面帶有負電，是理想的電容去離子技術負極材料。而普通的商用活性炭(河南省大潮炭能科技有限公司YJ-03)，并不具有表面帶電負性這一特征。