CN106179223B - 一种活性炭的改性方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活性炭的改性方法和应用，属于活性炭技术领域。首先将活性炭与浓HNO3混合，常温下搅拌，然后升温搅拌，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；将改性产物Ⅰ加入SOCl2，常温下搅拌，然后升温搅拌，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；将得到的改性产物Ⅱ加入乙二胺，在常温下搅拌，然后升温搅拌，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌，然后升温搅拌，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；将改性产物Ⅲ加入1‑甲基咪唑，吹入N2，在温度为80～100℃条件下加热搅拌24～36h，最终获得改性活性炭。该方法简单易操作，可广泛在工业上推广，通过该方法改性后的活性炭应用在吸附阴离子染料过程作为吸附剂。

Description

一种活性炭的改性方法和应用
技术领域
本发明涉及一种活性炭的改性方法和应用，属于活性炭技术领域。
背景技术
染料废水成分复杂，是最难处理的工业废水之一。染料造成水体的透明度降低、溶解氧缺乏，对水生生物、微生物的生长产生明显影响；同时也降低了水体的自净能力，严重破坏水体、土壤，破坏动植物的生存环境。随着人们对环境质量的要求不断提高，使得处理染料污水迫在眉睫目。染料废水处理方法主要有物理法、化学法、生物法以及一些组合工艺等。随着染料废水处理难度越来越大和排放标准越来越高，传统的处理方法已经很难达到排放标准。因此，必须进一步研究和开发低能耗、高去除率的染料废水处理技术。
活性炭的比表面积大、表面多孔和化学性质稳定，可重复利用吸附染料，使得活性炭成为使用最广泛的吸附剂之一。专利号200710030631.8公开了“一种利用活性炭纤维电氧化降解染料废水的方法”，这种方法以活性炭纤维作为阳极材料，将染料废水导入装备有活性炭纤维阳极和不锈钢片阴极的电解池中打开直流电源和搅拌器进行电解。该专利虽然给出了一种活性炭吸附染料的方法，但实验设备要求高，电流消耗过大，很难大规模吸附染料，因此氧化降解处理方法不易实现。专利号201310387358.X公开了“一种处理染料废水改性活性炭及其制备方法”，这种方法采用活性炭为主料，以多种材料如：秸秆、膨胀石墨等作为辅料，经过高温煅烧、喷雾干燥等步骤使活性炭改性。但这种方法原材料数量多、种类过于复杂且不易配比使得此方法操作复杂，煅烧的高温度要求很难做到低碳环保。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种活性炭的改性方法和应用。该方法对实验设备要求不高，简单易操作，明显缩短生产周期，可广泛在工业上推广，通过该方法改性后的活性炭应用在吸附阴离子染料过程作为吸附剂，本发明通过以下技术方案实现。
一种活性炭的改性方法，其具体步骤如下：
（1）首先将活性炭与浓HNO3按照液固比为20～30:1ml/g混合，然后在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为2～5:1ml/g加入SOCl2，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将步骤（2）得到的改性产物Ⅱ按照液固比为1～3:1ml/g加入乙二胺，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物按照液固比为1:1～3ml/g继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将改性产物Ⅲ按照液固比为1～3:1ml/g加入1-甲基咪唑，吹入N2，在温度为80～100℃条件下加热搅拌24～36h，最终获得改性活性炭。
所述步骤（1）中浓HNO3浓度为60%～90%。
该改性后的活性炭应用在吸附阴离子染料过程作为吸附剂。
本发明的有益效果是：
（1）本发明对温度的要求不高，能耗低，过程易实现。
（2）本发明采用活性炭吸附染料的方法使得过程简单易操作，可缩短生产周期。
（3）本发明中使用的活性炭可循环使用，环境污染小，具有低碳环保等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该活性炭的改性方法，其具体步骤如下：
（1）首先将10g活性炭与浓HNO3（浓度为90%g/ml）按照液固比为20:1ml/g混合，然后在常温下搅拌10h，常温搅拌完成后在温度为80℃搅拌20h，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为3.1:1ml/g加入SOCl2，在常温下搅拌10h，常温搅拌完成后在温度为80℃搅拌20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将步骤（2）得到的改性产物Ⅱ按照液固比为3:1ml/g加入乙二胺，在常温下搅拌10h，常温搅拌完成后在温度为80℃搅拌20h，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物按照液固比为1:1ml/g继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌10h，常温搅拌完成后在温度为80℃搅拌20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将改性产物Ⅲ按照液固比为3:1ml/g加入1-甲基咪唑，吹入N2（N2流量为1500ml/h），在温度为100℃条件下加热搅拌36h，最终获得改性活性炭。
经测定改性活性炭对二甲酚橙溶液的吸附率为93%，活性炭经过本发明所述的方法可吸附绝大部分的二甲酚橙染料。
实施例2
该活性炭的改性方法，其具体步骤如下：
（1）首先将10g活性炭与浓HNO3（浓度为75%g/ml）按照液固比为30:1ml/g混合，然后在常温下搅拌5h，常温搅拌完成后在温度为50℃搅拌10h，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为2:1ml/g加入SOCl2，在常温下搅拌5h，常温搅拌完成后在温度为50℃搅拌10h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将步骤（2）得到的改性产物Ⅱ按照液固比为1:1ml/g加入乙二胺，在常温下搅拌5h，常温搅拌完成后在温度为50℃搅拌10h，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物按照液固比为1:3ml/g继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌5h，常温搅拌完成后在温度为50℃搅拌10h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将改性产物Ⅲ按照液固比为1:1ml/g加入1-甲基咪唑，吹入N2（N2流量为500ml/h），在温度为80℃条件下加热搅拌24h，最终获得改性活性炭。
经测定改性活性炭对苋菜红溶液的吸附率为94%，活性炭经过本发明所述的方法可吸附绝大部分的苋菜红染料。
实施例3
该活性炭的改性方法，其具体步骤如下：
（1）首先将10g活性炭与浓HNO3（浓度为60%g/ml）按照液固比为25:1ml/g混合，然后在常温下搅拌8h，常温搅拌完成后在温度为60℃搅拌15h，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为5:1ml/g加入SOCl2，在常温下搅拌8h，常温搅拌完成后在温度为60℃搅拌15h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将步骤（2）得到的改性产物Ⅱ按照液固比为2:1ml/g加入乙二胺，在常温下搅拌8h，常温搅拌完成后在温度为60℃搅拌15h，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物按照液固比为1:2ml/g继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌8h，常温搅拌完成后在温度为60℃搅拌15h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将改性产物Ⅲ按照液固比为2:1ml/g加入1-甲基咪唑，吹入N2（N2流量为1000ml/h），在温度为90℃条件下加热搅拌30h，最终获得改性活性炭。
经测定改性活性炭对柠檬黄溶液的吸附率为93%，活性炭经过本发明所述的方法可吸附绝大部分的柠檬黄染料。
以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种活性炭的改性方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）首先将活性炭与浓HNO3按照液固比为20～30:1ml/g混合，然后在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗至中性并烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为2～5:1ml/g加入SOCl2，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将步骤（2）得到的改性产物Ⅱ按照液固比为1～3:1ml/g加入乙二胺，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性物；然后改性物按照液固比为1:1～3ml/g继续加入氯乙酰氯，在常温下搅拌5～10h，常温搅拌完成后在温度为50～80℃搅拌10～20h，完成后水洗、烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将改性产物Ⅲ按照液固比为1～3:1ml/g加入1-甲基咪唑，吹入N2，在温度为80～100℃条件下加热搅拌24～36h，最终获得改性活性炭；
改性后的活性炭应用在吸附阴离子染料过程作为吸附剂。
2.根据权利要求1所述的活性炭的改性方法，其特征在于：所述步骤（1）中浓HNO3浓度为60%～90%。
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