CN106861625A - 一种改性活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性活性炭的制备方式，使其在吸附甲醛的过程中能更好的发挥活性炭性能，增强活性炭的吸附容量和吸附速率。所述的制备方式是通过0.5mol/L的草酸溶液对活性炭进行浸渍改性，改性后的活性炭样品孔径特性有所增强，微孔比表面积提高了37％，微孔孔容占总孔容的比重提高了5％，样品表面含氧基团数量增加。经固定床吸附实验测定，当温度为303K、甲醛浓度为1g/m3时，草酸改性活性炭可以使饱和吸附容量提升16％，同时加快吸附速率。实验表明草酸改性活性炭有利于活性炭对甲醛的吸附，对今后对甲醛以及其他挥发性有机气体的处理有重要意义。

Description

一种改性活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及挥发性有机气体处理技术领域，涉及改性活性炭，具体涉及的是一种新型改性活性炭的制备方法及应用。
背景技术
随着经济和社会的不断发展，各类室内装修普及，公共建筑和居住建筑在装修中均大量使用复合材料，这就导致室内空气中聚集了相当多挥发出来的有机气体，从而影响室内空气质量，危害人们身体健康，造成一系列负面作用。
室内空气污染物中，甲醛的分布范围更为广泛，危害也更为突出。在人们日益注重健康的时代，维护良好的室内空气品质，提升人们生活品质，保障人们身体健康是广大人民迫切关注的问题，因此研究挥发性有机化合物的吸附，尤其是甲醛的吸附具有紧迫性与重要性。
以往的研究发现：椰壳活性炭和果壳活性炭对甲醛吸附效果都比较好。活性炭本身的孔结构特性和表面含氧基团均会影响对甲醛的吸附性能均有影响。活性炭对甲醛的吸附量随活性炭粒径减小而增大。活性炭的内部结构越复杂，传质速度就会越慢，良好的孔结构梯度分布会有利于加强吸附质在活性炭内部扩散。酸性含氧基团中，酚羟基对活性炭吸附甲醛的效果有显著影响。
发明内容
技术问题：本发明对目前挥发性有机气体尤其是甲醛的处理所需要的活性炭进行改进，提出一种改性活性炭的制备方法，具有更高的吸附性能及吸附速度，达到吸附甲醛、营造良好空气品质的目的。
技术方案：本发明的一种改性活性炭的制备方法包括以下步骤：
步骤一.将活性炭用去离子洗涤3～5次，使得表面杂质被充分洗涤后再进行后续操作；
步骤二.将洗涤后的活性炭置于沸水中浸泡10～30分钟，使得表面杂质进一步被去除，然后置于323K～343K的干燥箱中干燥，得到预处理的活性炭；
步骤三.将经过预处理的活性炭根据固液比1:5-6的比例，置于0.5mol/L的有机酸溶液中，在室温下浸泡5～10小时；
步骤四.经过有机酸溶液浸泡后的活性炭，需要再用去离子水洗涤3～5次，放于温度为323K～343K的干燥箱中烘干，从而得到改性的活性炭。
所述的有机酸为草酸，其浓度为0.5mol/L。
有益效果：本发明采用上述技术方案，与现有技术相比的优点是：改性后的活性炭样品孔径特性有所增强，微孔比表面积提高37％，微孔孔容占总孔容的比重提高了5％，样品表面含氧基团数量增加。经固定床吸附实验测定，当温度为303K、甲醛浓度为1g/m3时，草酸改性活性炭可以使饱和吸附容量提升16％，同时加快吸附速率。实验表明草酸改性活性炭有利于活性炭对甲醛的吸附，是改性活性炭的一种有效方式。
附图说明
图1为草酸改性活性炭和未改性活性炭对N2的等温吸附曲线；
图2为草酸改性活性炭与未改性活性炭的傅立叶红外光谱图；
图3为吸附实验的固定床吸附装置示意图；
图4为温度303K、甲醛浓度1g/m3时的吸附曲线。
图中，未改性活性炭AC-1、为草酸改性活性炭AC-2、第一干燥器1A、第二干燥器1B(无水氯化钙)、气体生成装置2、气体混合箱3、吸附装置4、尾气处理装置5、阀门a、阀门b、阀门c、阀门d。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的改性活性炭的制备方法是通过的草酸溶液对活性炭进行浸渍改性。
所述的草酸改性活性炭，是称取一定质量活性炭，用去离子洗涤3～5次，使得表面杂质被充分洗涤后再进行后续操作。是将洗涤后的活性炭置于沸水中浸泡10～30分钟，使得表面杂质进一步被去除，然后在323K～343K的环境下烘干得到初处理后的活性炭。
所述的草酸改性活性炭，是将经过初加工的活性炭根据固液比为1:5-6的比例，置于0.5mol/L的草酸溶液中，在室温下浸泡5～10小时，得到浸渍后的活性炭。将经过草酸溶液浸泡后的活性炭，再用去离子水洗涤3～5次，放于温度为323K～343K的干燥箱中烘干，从而得到实验所需样品。
下面给出具体的实验分析和对比。
(1)孔结构分析
通过美国麦克仪器公司的全自动比表面积及孔隙分析仪(型号为ASAP 2020M)对活性炭进行微孔分析，从而得到样品的比表面积、孔径分布、孔容等信息。图1是77K下四种活性炭样品的氮气等温吸附曲线，分析相应数据可得草酸改性前后的比表面积及孔径分布表，如表1所示，发现改性后的活性炭样品孔径特性有所增强，微孔比表面积提高了37％，微孔孔容占总孔容的比重提高了5％，
表1比表面积及孔径分布表
(2)傅立叶红外光谱分析
通过德国布鲁克光谱仪器公司的傅立叶红外光谱仪(型号为Vector22+TGA)对样品进行测试。由图2活性炭样品的傅立叶红外光谱图可以看出，在某些相同的波数段，改性活性炭与未改性活性炭均出现吸收峰，峰值有较大差异，意味着相应基团数量的差异。同时改性活性炭在其他波段也出现新的吸收峰，意味着形成新的基团。
(3)固定床吸附实验及结果
如图3所示为活性炭吸附甲醛实验装置示意图，空气在泵的作用下经盛有无水氯化钙的干燥器1A，部分空气进入气体发生装置2，气体发生装置内盛有甲醛溶液，经过鼓泡过程，空气携带一定浓度的甲醛进入干燥器1B，使得空气中的水蒸气浓度降低，从而减少水蒸气在吸附剂吸附甲醛过程时产生的影响，完成干燥过程的空气与未进入气体发生装置的空气在气体发生装置3混合，可以根据需要，通过调节气体混合箱前的两个阀门a、b，来控制进气速度，调节混合箱内的气体浓度。当混合箱内气体浓度达到动态平衡时，关闭通往尾气处理装置5的阀门d，打开通往吸附装置的阀门c，携带甲醛蒸汽的空气以恒定浓度进入气体吸附装置4，经吸附装置内的吸附剂吸附后，进入尾气处理装置，完成实验。
对未改性活性炭AC-1和草酸改性活性炭AC-2在303K时，对浓度为1g/m3的甲醛气体进行吸附实验，吸附曲线如图4所示，由图可见，草酸改性活性炭可以提高活性炭的吸附容量，提升幅度为16％，同时，吸附曲线较之未改性活性炭上升幅度更快些，可见草酸改性活性炭也可以加快活性炭对甲醛的吸附速率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种改性活性炭的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一.将活性炭用去离子洗涤3～5次，使得表面杂质被充分洗涤后再进行后续操作；
步骤二.将洗涤后的活性炭置于沸水中浸泡10～30分钟，使得表面杂质进一步被去除，然后置于323K～343K的干燥箱中干燥，得到预处理的活性炭；
步骤三.将经过预处理的活性炭根据固液比1:5-6的比例，置于0.5mol/L的有机酸溶液中，在室温下浸泡5～10小时；
步骤四.经过有机酸溶液浸泡后的活性炭，需要再用去离子水洗涤3～5次，放于温度为323K～343K的干燥箱中烘干，从而得到改性的活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种改性活性炭的制备方法，其特征在于：所述的有机酸为草酸，其浓度为0.5mol/L。
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