CN105195091B - 一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，首先将农作物秸秆粉碎，得到物料一；然后将物料一浸于处理液中，升温后搅拌200‑300分钟，过滤，得到物料二，再将物料二烘干，并于炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，得到炭化料；然后取炭化料与N‑乙基顺丁烯二酰亚胺和乙二胺进行反应，得到产物一；最后将产物一使用盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。本发明提供的制备方法得到的活性炭吸附剂具有良好的吸附硫化氢的性能，可以广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法。
背景技术
活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外，还包含两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分；灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。
硫化氢是工农业生产和生活中常见的有毒有害气体，其中毒事故时有发生。在日常生活中，硫化氢气体也会不经意间产生，并影响着人们生活的环境。如小区的旧管网改造、饭店的排污井、小区的垃圾箱等，都有可能产生硫化氢气体，因此需要定期对于这些场所进行环境安全排查，以免影响正常的生活。
利用活性炭吸附硫化氢已经是目前常用的手段，但是现有的活性炭吸附硫化氢都会有一定的限定条件，如在一定的温度、压力，含氧量等条件下才能够进行有效吸附，而对于日常生活中的环境，很难将吸附条件控制在最佳的范围，因此需要开发一种能够在常温常压下进行有效吸附硫化氢的活性炭材料。
发明内容
本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，提高活性炭吸附硫化氢的性能。
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一浸于处理液中，升温后搅拌200-300分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的混合液；
步骤三，将物料二烘干，并于炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，得到炭化料；
步骤四，取炭化料与N-乙基顺丁烯二酰亚胺和乙二胺进行反应，得到产物一；
步骤五，将产物一使用盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤二中升温后的温度为40-50℃。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤二处理液中顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的质量比为1-4:3-8:30-50。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤三中烘干的温度为80-100℃。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤三中炭化的温度为800-900℃，炭化时间120-180分钟。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤四中炭化料与N-乙基顺丁烯二酰亚胺和乙二胺的质量比为20:0.5-1:0.8-2。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤四中反应的温度为50-60℃，反应时间40-60分钟。
所述的用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，步骤五中所用盐酸的质量浓度为5％。
本发明提供的制备方法得到的活性炭吸附剂具有良好的吸附性能，常温常压下对于硫化氢的吸附量达到了162.5mg/g以上，而比表面积达到了2356m2/g以上，同时灰分较小，能够很好地对低浓度的硫化氢进行吸附。
具体实施方式：
实施例1
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一1000g浸于处理液中，升温至40℃后搅拌200分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为100g顺丁烯二酸酐、300g碳酸铵和3000g水的混合液；
步骤三，将物料二烘干，烘干的温度为80℃，并于炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，炭化的温度为800℃，炭化时间120分钟，得到炭化料；
步骤四，取200g炭化料与5g N-乙基顺丁烯二酰亚胺和8g乙二胺进行反应，反应温度为50℃，反应时间40分钟，得到产物一；
步骤五，将产物一使用质量浓度为5％的盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
实施例2
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一1000g浸于处理液中，升温至42℃后搅拌230分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为200g顺丁烯二酸酐、400g碳酸铵和3600g水的混合液；
步骤三，将物料二烘干，烘干的温度为85℃，并于炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，炭化的温度为840℃，炭化时间150分钟，得到炭化料；
步骤四，取200g炭化料与7g N-乙基顺丁烯二酰亚胺和12g乙二胺进行反应，反应温度为55℃，反应时间48分钟，得到产物一；
步骤五，将产物一使用质量浓度为5％的盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
实施例3
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将2000g物料一浸于处理液中，升温至45℃后搅拌270分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为500g顺丁烯二酸酐、800g碳酸铵和4500g水的混合液；
步骤三，将物料二烘干，烘干的温度为90℃，并与炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，炭化的温度为880℃，炭化时间170分钟，得到炭化料；
步骤四，取300g炭化料与12g N-乙基顺丁烯二酰亚胺和22g乙二胺进行反应，反应温度为58℃，反应时间55分钟，得到产物一；
步骤五，将产物一使用质量浓度为5％的盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
实施例4
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将2000g物料一浸于处理液中，升温至40-50℃后搅拌200-300分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为400g顺丁烯二酸酐、800g碳酸铵和5000g水的混合液；
步骤三，将物料二烘干，烘干的温度为100℃，并与炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，炭化的温度为900℃，炭化时间180分钟，得到炭化料；
步骤四，取300g炭化料与15g N-乙基顺丁烯二酰亚胺和30g乙二胺进行反应，反应温度为60℃，反应时间60分钟，得到产物一；
步骤五，将产物一使用质量浓度为5％的盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
对照例
一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一；
步骤二，将物料一烘干，烘干的温度为90℃，并与炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，炭化的温度为880℃，炭化时间170分钟，得到炭化料；
步骤三，取300g炭化料与12g N-乙基顺丁烯二酰亚胺和22g乙二胺进行反应，反应温度为58℃，反应时间55分钟，得到产物一；
步骤四，将产物一使用质量浓度为5％的盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂。
对以上实施例和对照例制备得到的活性炭吸附剂进行性能测试，结果如下：
从以上结果可以看出，本发明提供的制备方法得到的活性炭吸附剂具有良好的吸附性能，常温常压下对于硫化氢的吸附量达到了162.5mg/g以上，而比表面积达到了2356m2/g以上，同时灰分较小，能够很好地对低浓度的硫化氢进行吸附。对照例为在实施例3的基础上进行的进一步试验，其中没有进行实施例3步骤二中的处理液浸泡，其他步骤与实施例3相同，可以看出，最后制备得到的活性炭对于硫化氢的吸附量极大下降，同时活性炭的比表面积也显著下降，因此可以说明，本发明步骤二中的处理液浸泡过程有助于活性炭在炭化过程中形成独特的空间结构，进而增大了比表面积，同时提高了吸附效果。
Claims (1)
1.一种用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 ：
步骤一，将农作物秸秆粉碎，得到物料一 ；
步骤二，将物料一浸于处理液中，升温后搅拌 200-300 分钟，过滤，得到物料二，其中处理液为顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的混合液 ；
步骤三，将物料二烘干，并于炭化炉中在氮气保护的条件下炭化，得到炭化料 ；
步骤四，取炭化料与 N- 乙基顺丁烯二酰亚胺和乙二胺进行反应，得到产物一 ；
步骤五，将产物一使用盐酸清洗，并用去离子水冲洗至中性，烘干，得到用于吸附低浓度硫化氢的活性炭吸附剂；
其中步骤二中升温后的温度为 40-50℃，处理液中顺丁烯二酸酐、碳酸铵和水的质量比为 1-4:3-8:30-50；步骤四中炭化料与 N- 乙基顺丁烯二酰亚胺和乙二胺的质量比为20:0.5-1:0.8-2;步骤三中烘干的温度为 80-100℃;步骤三中炭化的温度为 800-900℃，炭化时间 120-180 分钟;步骤四中反应的温度为 50-60℃，反应时间 40-60 分钟;步骤五中所用盐酸的质量浓度为 5%。
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