CN107321304A - 一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法。将活性炭样品放入烘箱内，干燥6~24h，充分去除水分后备用；将前处理后的活性炭与低表面能物质按照质量比（100~500）:1同时加入真空干燥箱内，抽真空，调节温度为60~180℃，保持时间为2~24h；或，把前处理后的活性炭浸泡入含低表面能物质的溶液中，溶液放置在60~120℃烘箱中，保持时间为2~10h；将表面改性后的活性炭取出，并置于温度为80~150℃的烘箱内，保持0.5~4h后即可获得防潮透气超疏水活性炭。本发明方法工艺简单、操作易、设备要求低、成本低，适合大规模化制备，为提高活性炭的防潮能力、提升吸附性能和延长使用寿命提供了新思路。

Description

一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法
技术领域
本发明属于活性炭制备技术领域，具体涉及一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法。
背景技术
活性炭是一种多孔性炭素材料，具有丰富的孔隙结构和巨大比表面积，被广泛应用于吸附、分离、催化和电子等诸多领域。特别在储氢、双层电极、环境保护水处理和气体处理方面。许多因素可以影响活性炭的吸附性能，特别是活性炭结构(基本微晶结构、孔隙结构和化学结构)、吸附质化学性质和环境条件。比如在核工业方面作为一种吸附介质，活性炭能够有效地回收低浓度的氡、氪放射性元素及其子体，但是，湿润空气对其吸附效果影响极大，由于其多孔的结构，活性炭本征是完全亲水的状态，水蒸气会优先集聚在活性炭内部，而降低对其他物质的吸附作用。同样用于烟气净化的活性炭材料，是能同时脱除烟气中的多种污染物，如SO2、NOx、烟尘粒子、汞、呋喃、重金属、挥发性有机物及其他微量元素等，但在水蒸汽存在的环境中，其净化效果有了很大程度的降低。在家居生活方面，活性炭吸附空气中的水蒸气或是吸收水滴而失去其吸附作用。因而如何在保证活性炭的吸附特性的同时提高活性炭防潮防吸水的能力就显得异常重要。当活性炭用于废气回收时，由于活性炭表面亲水基团的毛细管现象，其表面大量吸附环境中的水，使得在使用过程吸附非极性有机物的能力大幅度下降。活性炭表面的大部分极性基团为羰基化合物( 醛基、羧基、酮基)，主要是羟基基团，对于一定方法制备的活性炭，可用表面化学改性的方法将疏水基团引入到其表面，提高活性炭表面的疏水性，从而提高其对非极性物质的选择性吸附能力。
发明内容
解决技术问题：本发明提供一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，简单有效、成本低廉，适合工厂的大规模生产。
技术方案：一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，制备步骤为：（1）前处理：将活性炭样品放入温度为80℃~150℃的烘箱内，干燥6~24h，充分去除水分后备用；（2）表面改性：将前处理后的活性炭与低表面能物质按照质量比（100~500）:1同时加入真空干燥箱内，抽真空，调节温度为60~180℃，保持时间为2~24h；或，把前处理后的活性炭浸泡入含低表面能物质的溶液中，溶液放置在60~120℃烘箱中，保持时间为2~10h；（3）干燥固化：将表面改性后的活性炭取出，并置于温度为80~150℃的烘箱内，保持0.5~4h后即可获得防潮透气超疏水活性炭。
上述低表面能物质是碳链长度在1-10之间的有机硅、硅烷、氟硅烷或硬脂酸中的一种。
上述低表面能物质为十八烷基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷或九氟己基氯硅烷。
上述低表面能物质的溶液，低表面能物质的质量浓度为0.5%~5%，溶剂是乙醇、氢氟醚、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、航空煤油中的任一种
上述低表面能物质的溶液为1wt.%九氟己基氯硅烷的乙醇溶液或5wt.%硬脂酸的氢氟醚溶液。
上述活性炭与低表面能物质的质量比为250:1。
有益效果：本发明所述改性处理方法工艺简单、设备要求低、而且易于高产量规模化；可以通过选择不同种类、不同链长的低表面能物质进行改性处理，获得不同润湿特性的表面，从而满足不同场合的性能要求，因而显示出广泛的适应性。经过该工艺处理后的活性炭，在高湿度的环境中，可以较大程度的提高其防潮特性，同时在水浸泡的过程中也不会发生液滴的吸附，显示出优异的防潮特性，能够提高其耐久性能。简单的表面改性，实现了表面超疏水性能，而且该工艺对活性炭表面的孔隙结构影响极小，并不会对活性炭的吸附特性产生影响。
附图说明：
图1为实施例1中改性后活性炭扫描电镜图片；
图2为实施例1中试样静置空气后表面5μL水滴的形态。
图3为实施例3中试样静置空气后表面5μL水滴的形态。
图4为实施例4中试样静置空气后表面5μL水滴的形态。
具体实施方式
以下实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
实施例1
（1）前处理：将活性炭样品放入温度为120℃的烘箱内，干燥24h，充分去除水分，备用；
（2）表面改性：将干燥后的活性炭与十八烷基三乙氧基硅烷按照质量比250:1同时加入真空干燥箱内，抽真空，调节温度为120℃，保持时间为24h。
（3）干燥固化：将改性后的活性炭置于温度为150℃的烘箱内，保持0.5h后完成制备。经该方法改性后活性炭表面仍旧保持其多孔的结构（图1），而试样表面水滴的静态接触角可以达到150.4±0.8°（图2）。
实施例2
（1）前处理：将活性炭样品放入温度为80℃的烘箱内，干燥24h，充分去除水分，备用；
（2）表面改性：将干燥后的活性炭与十七氟癸基三甲氧基硅烷按500:1的质量同时加入真空干燥箱内，抽真空，调节温度为180℃，保持时间为12h。
（3）干燥固化：将改性后的活性炭置于温度为80℃的烘箱内，保持0.5h后完成制备。经改方法改性后试样表面水滴的静态接触角可以达到149.1±1°（图4）。
实施例3
（1）前处理：将活性炭样品放入温度为120℃的烘箱内，干燥6h，充分去除水分，备用；
（2）表面改性：把干燥后的活性炭浸泡入1wt.%九氟己基氯硅烷的乙醇溶液中，溶液放置在60℃烘箱中，保持时间为2h；
（3）干燥固化：将改性后的活性炭置于温度为120℃的烘箱内，保持1h后完成制备。经该方法改性后活性炭表面仍旧保持其多孔的结构，而试样表面水滴的静态接触角可以达到144.1±0.4°（图3）。
实施例4
（1）前处理：将活性炭样品放入温度为100℃的烘箱内，干燥6h，充分去除水分，备用；
（2）表面改性：把干燥后的活性炭浸泡入含5wt.%硬脂酸的氢氟醚溶液中，溶液放置在60℃烘箱中，保持时间为2h；
（3）干燥固化：将改性后的活性炭置于温度为80℃的烘箱内，保持1h后完成制备。经改方法改性后试样表面水滴的静态接触角可以达到147.1±0.6°（图4）。

Claims (6)

1.一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于制备步骤为：
（1）前处理：将活性炭样品放入温度为80℃~150℃的烘箱内，干燥6~24h，充分去除水分后备用；
（2）表面改性：将前处理后的活性炭与低表面能物质按照质量比（100~500）:1同时加入真空干燥箱内，抽真空，调节温度为60~180℃，保持时间为2~24h；
或，把前处理后的活性炭浸泡入含低表面能物质的溶液中，溶液放置在60~120℃烘箱中，保持时间为2~10h；
（3）干燥固化：将表面改性后的活性炭取出，并置于温度为80~150℃的烘箱内，保持0.5~4h后即可获得防潮透气超疏水活性炭。
2.根据权利要求1所述一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于所述低表面能物质是碳链长度在1-10之间的有机硅、硅烷、氟硅烷或硬脂酸中的一种。
3.根据权利要求2所述一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于所述低表面能物质为十八烷基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷或九氟己基氯硅烷。
4.根据权利要求1所述一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于所述低表面能物质的溶液，低表面能物质的质量浓度为0.5%~5%，溶剂是乙醇、氢氟醚、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、航空煤油中的任一种。
5.根据权利要求4所述一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于所述低表面能物质的溶液为1wt.%九氟己基氯硅烷的乙醇溶液或5wt.%硬脂酸的氢氟醚溶液。
6.根据权利要求1所述一种防潮透气超疏水活性炭的制备方法，其特征在于所述活性炭与低表面能物质的质量比为250:1。
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