CN103991872A - 一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料制备领域,特别是涉及一种低温制备高含氧官能团活性炭的方法,该方法以磷酸为活化剂,所用的有机醇/酸为葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸或酒石酸,该方法将有机醇/酸粉末按质量比1:1~1:3比例与磷酸溶液混合,再置于马弗炉中,在250℃~350℃下炭化活化后,进行洗涤、烘干。该方法工艺简单,能耗低,制备的活性炭表面含氧量高,对Ni(II)、Cd(II)、Pb(II)、Cu(II)、Cr(VI)等重金属的吸附性能强。
Description
一、技术领域
本发明属于材料制备领域,特别是涉及一种低温制备高含氧官能团活性炭的方法。
二、背景技术
活性炭是一种常用的多孔吸附剂、催化剂和催化剂载体,广泛应用于石油、化工、食品、医药、轻工、环保、国防领域等。制造活性炭的原料有多种,常用的包括木料、果壳、农作物秸秆、废旧塑料、合成树脂、橡胶等。由于这些原材料均为由有机分子多聚体构成,为了达到良好的浸渍效果和制备出高性能的活性炭,这类活性炭制备需要较长的浸渍时间和较高的活化温度。常规的化学活化方法采用的活化剂主要为磷酸、氢氧化钾和氯化锌。这些活化法需要的浸渍时间常需要8至24小时,氯化锌和磷酸活化法需要的活化温度至少为450℃,氢氧化钾和氢氧化钠活化法的活化温度多为700℃以上。因此,以这些原料制备活性炭需要的时间较长、能耗较高。
有机醇/酸(如:葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸、酒石酸等)易溶于酸、碱和其它无机盐溶液,所以它们极易与活化剂溶液混合;它们为单分子有机物,在活化剂催化作用下,即可实现低温碳化。有机醇/酸含有多羟基/羧基官能团,因此以它们为原料制备出的活性炭具有丰富的含氧官能团。经检索目前还没有关于利用有机醇/酸为原料低温制备活性炭的方法。由于磷酸活化法具有更好的环境效益和更高的化学试剂回收率,常被采用。因此,本发明提供一种磷酸活化法低温制备有机醇酸基活性炭方法。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种以有机醇/酸为原料、磷酸为活化剂,低温制备高含氧官能团活性炭的工艺。
本发明的磷酸活化低温制备有机醇/酸基活性炭制备方法,以磷酸为活化剂,所用的有机醇/酸为葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸或酒石酸,制备工艺如下:
(1)将有机醇/酸粉末按质量比1:1~1:3比例与磷酸溶液混合;
(2)将上述样品置于马弗炉中,在250℃~350℃下炭化活化30~90分钟,关闭电源后在炉内焖1.5~3小时;
(3)将样品取出,用去离子水洗涤至pH=6.5~7.0,再过滤、烘干,即制得高含氧官能团活性炭。
本发明针对现有原料制备活性炭存在的成本高、耗时长等不足,提供一种低温制备活性炭制备方法,具有以下优点:(1)有机醇/酸易获得、价廉;(2)此工艺简单,易操作;(3)活化温度低,能耗低;(4)制备的活性炭,表面含氧量很高;(5)对Ni(II)、Cd(II)、Pb(II)、Cu(II)、Cr(VI)等重金属的吸附性能强。本发明制得的活性炭表面含氧官能团量与传统木质纤维素(玉米、小麦秸秆)磷酸法制备的活性炭相比,对重金属的吸附性能显著提高,如对Ni(II)去除率提高25%左右,Cd(II)去除率提高20%左右,Pb(II)去除率提高35%左右,可有效的去除有害污染物。
四、具体实施方式
实施例1
将季戊四醇粉末以质量比1:1与磷酸混合;然后将上述样品置于马弗炉中,250℃下炭化活化1小时;关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出;再用去离子水洗涤至pH=6.5~7.0,过滤,烘干,即制得高含氧官能团活性炭。
实施例2
将酒石酸粉末以质量比1:2.5与磷酸混合;然后将上述样品置于马弗炉中,350℃下炭化活化30分钟;关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出;再用去离子水洗涤至pH=6.5~7.0,过滤,烘干,即制得高含氧官能团活性炭。
实施例3
将葡萄糖粉末以质量比1:2与磷酸混合;然后将上述样品置于马弗炉中,300℃下炭化活化40分钟;关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出;再用去离子水洗涤至pH=6.5~7.0,过滤,烘干,即制得高含氧官能团活性炭。
Claims (2)
1.一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法,其特征在于该方法以磷酸为活化剂,所用的有机醇/酸为季戊四醇,其制备工艺如下:
(1)将有季戊四醇粉末按质量比1:1~1:3比例与磷酸溶液混合;
(2)将上述混合好的样品置于马弗炉中,在250℃~350℃下炭化活化30~90分钟,关闭电源后在炉内焖1.5~3小时;
(3)将炭化活化后的样品取出,用去离子水洗涤至pH=6.5~7.0,再过滤、烘干,即制得高含氧官能团活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法,其特征在于所用的有机醇/酸还可为葡萄糖、柠檬酸或酒石酸。
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