CN106809835A - 一种制备超疏水活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备超疏水活性炭的方法，包括以下步骤：将二甲基硅油加入庚烷溶剂中，配成浓度为0.5mg/mL～2mg/mL的混合溶液，再向该混合溶液内加入二甲基硅油固化剂搅拌均匀，然后将活性炭倒入以上混合溶液中，待充分浸泡后，取出活性炭并自然晾干，最后将自然晾干的活性炭置于60℃～200℃下烘1～5h。本发明可以提高活性炭的比表面积；另外，就是降低了活性炭的吸水性，从而增加了气体吸附的量。

Description

一种制备超疏水活性炭的方法
技术领域
本发明涉及一种超疏水活性炭的制备方法。
背景技术
活性炭作为去除空气、水和土壤中的有害成分，早已得到了广泛的应用。但在使用的过程中，发现不同的应用场合，对活性炭的要求不一样。有很多场合要求活性炭不吸水，即具有很强的憎水性。但基于活性炭的制备方法，几乎所有的活性炭如果在没经过后续处理时都是亲水吸水的。而这对于活性炭的相关应用，是极为不利的。在去除空气中的有毒气体时，亲水的活性炭会吸附空气中的水分，有限的表面积会有大部分被水分子所占有，最终影响活性炭去除毒气的效果。同样的，在废水处理中，处理的目标是水中的有害物质，但是在吸附的过程中，由于自身的亲水性，将不可避免的会将水吸附进去，最终降低对有害物的吸附能力。因此，憎水性的活性炭显得非常重要。但已有的方法，如利用三甲基氯硅烷作为改性剂(201210476531.9)，再配合其它溶剂对活性炭进行改性，该方法非常不环保，因为三甲基氯硅烷属于剧毒物质，危险性很高，环境不友好，另外，成本和高；再如，还有专利通过高温如300℃加热道康宁SYLGARD184进而对活性炭纤维进行改性(201310284996.9)，该方法虽简单易行，但需要较高的温度，无形中会增加能耗和危险性，同时很难控制改性剂的负载量，进而会影响孔容，另外，改性前对活性炭纤维的预处理相当繁琐，工艺复杂，成本高；还有专利报道用甲醇、二甲基硅油、褐藻酸等8种物质混合物对活性炭改性(201310387341.4)，虽然得到了超疏水，但是原料组份复杂，导致工艺复杂，成本增加，很难商业化，同时，这么多的改性物，毫无疑问会堵塞活性炭的孔结构，从而降低活性炭的吸附性能。总之，已有的方法不是成本高就是不稳定，或者是不环保、原料工艺复杂、降低活性炭吸附性能，或几次使用后，就失去了憎水性等。本发明就是针对现存的问题，进行创新发明，以期得到低成本且性能稳定的憎水性活性炭。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供了一种制备超疏水活性炭的方法，即对活性炭进行改性，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种制备超疏水活性炭的方法，包括以下步骤：
将二甲基硅油加入庚烷溶剂中，配成浓度为0.5mg/mL～2mg/mL的混合溶液，再向该混合溶液内加入二甲基硅油固化剂搅拌均匀，然后将活性炭倒入以上混合溶液中，待充分浸泡后，取出活性炭并自然晾干，最后将自然晾干的活性炭置于60℃～200℃下烘1～5h。
二甲基硅油和二甲基硅油固化剂的质量比为10:1～10:5。
二甲基硅油是端基为羟基的二甲基硅油。
二甲基硅油固化剂为含有硅羟基的交联剂、含有硅烷氧基的交联剂或者含有硅氢基的交联剂中的一种。
本发明具有以下有益效果：
1、成本低。本发明中所用的原料都是可以大规模生产的，成本很低。另外，工艺非常简单。
2、本发明中的超疏水活性炭，具有非常好的热稳定性、化学稳定性。具有很好的使用寿命。长时间使用都不会发生性能的改变。
3、本发明中所用的方法可以在不牺牲活性炭本身性能的前提下，对活性炭进行修饰，使其拥有超强疏水性，改性后的活性炭比表面积得到了提高。
4、本发明的方法，改性剂组份少，只有两种，因此工艺简单，易规模化生产，另外，对改性剂的负载量可以精确控制。
5、制备原料无毒，环境友好。
6、制备过程需要用到的温度不超过200℃，既可以降低成本，又降低了危险性。
7、改性后，可以提高活性炭的比表面积，可以提高20％以上，这是其他方法所不具备的，原因是：改性剂很薄，在大孔壁上会形成褶皱，从而增加表面积；另外，就是降低了活性炭的吸水性，从而增加了气体吸附的量。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为未改性的活性炭置于水中的示意图；
图2为本发明的超疏水活性炭置于水中的示意图；
图3为活性炭在改性前后的比表面积测试图；
具体实施方式
实施例1：
第一步，将100mg二甲基硅油(Silicone elastomer base，道康宁184)加入到100ml的庚烷中；二甲基硅油是端基为羟基的二甲基硅油。
第二步，在上述溶液中加入10mg二甲基硅油固化剂(silicone elastomer curingagent，道康宁184)，持续搅拌至均匀；二甲基硅油固化剂为含有硅羟基的交联剂、含有硅烷氧基的交联剂或者含有硅氢基的交联剂中的一种。
第三步，将50g活性炭加入第二步所得的溶液中，并待完全吸收后置于室温下自然晾干；
第四步，将所得产品放到烘箱中，在150℃温度下干燥2h。
第五步，比较处理前后活性炭的润湿情况。图1为未处理的活性炭，很明显，在倒入水中时，会有大量小气泡产生，活性炭具有很强的吸水性，最终沉入水底；而图2为处理后的活性炭，很明显，无论怎样搅拌，这些活性炭都始终浮在水面上，具有很强的憎水性。图3为改性前后的比表面积测试，改性前是830m2/g，而改性后为1240m2/g。
实施例2：
第一步，将10mg二甲基硅油(Silicone elastomer base)加入到20ml的庚烷中；
第二步，在上述溶液中加入5mg二甲基硅油固化剂(silicone elastomer curingagent)，持续搅拌至均匀；
第三步，将5g活性炭加入第二步所得的溶液中，并待完全吸收后置于室温下自然晾干；
第四步，将所得产品放到烘箱中，在60℃温度下干燥5h。
实施例3：
第一步，将100mg二甲基硅油(Silicone elastomer base)加入到50ml的庚烷中；
第二步，在上述溶液中加入30mg二甲基硅油固化剂(silicone elastomer curingagent)，持续搅拌至均匀；
第三步，将50g活性炭加入第二步所得的溶液中，并待完全吸收后置于室温下自然晾干；
第四步，将所得产品放到烘箱中，在200℃温度下干燥1h。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种制备超疏水活性炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将二甲基硅油加入庚烷溶剂中，配成浓度为0.5mg/mL～2mg/mL的混合溶液，再向该混合溶液内加入相应二甲基硅油固化剂搅拌均匀，然后将活性炭倒入以上混合溶液中，待充分浸泡后，取出活性炭并自然晾干，最后将自然晾干的活性炭置于60℃～200℃下烘1～5h。
2.根据权利要求1所述的制备超疏水活性炭的方法，其特征在于，所述的二甲基硅油和二甲基硅油固化剂的质量比为10:1～10:5。
3.根据权利要求1所述的制备超疏水活性炭的方法，其特征在于，所述的二甲基硅油是端基为羟基的二甲基硅油。
4.根据权利要求1所述的制备超疏水活性炭的方法，其特征在于，所述的相应二甲基硅油固化剂为含有硅羟基的交联剂、含有硅烷氧基的交联剂或者含有硅氢基的交联剂中的一种。
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