CN107401088B - 一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法，包括以下步骤：A、将活性炭纸进行前处理；B、配制金属盐溶液；C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸，D、制备疏水剂；E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸。本发明操作方法简单，采用的改性剂的组分少，改性剂的量也少，可以对其进行精准的控制，工艺简单，易规模化生产；改性后具有超疏水、高吸附甲醛的性质。

Description

一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法
技术领域
本发明涉及活性炭纸改性技术领域，具体为一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法。
背景技术
生活中对人体造成伤害的甲醛，可以说无处不在。涉及的物品包括家具、木地板；童装、免烫衬衫；快餐面、米粉；水泡鱿鱼、海参、牛百叶、虾仁；甚至小汽车。不难看出，衣、食、住、行——我们生活最重要的四件事，甲醛竟然全部染指了，无处不在的甲醛让人忧心忡忡。因此研究甲醛的处理方法对我们来说具有至关重要的社会和环保问题。
活性炭纸是由粉状活性炭、木浆、粘合剂等混合均匀后，在造纸机上一次性成网定型形成的。活性炭纸一方面用于空气净化，能够有效的去除有机气体、消除异味。另一方面还可以用于水处理滤芯，对于电子行业等液体的净化，能去除水中的有机物质，脱色效果显著。
在使用的很多场合，我们需要活性炭纸具有很强的憎水性，但是未经过处理的活性炭纸都有很强的亲水吸水性，亲水的活性炭纸会吸附空气中的水分，易达到吸附饱和状态，活性炭纸内部的微细孔道会被水分子阻塞，无吸附再生能力，从而对甲醛的吸附容量降低，因此具有憎水性的活性炭纸尤为重要。目前还没有人对活性炭纸进行疏水性能研究。
单独活性炭纸吸附主要依靠其结构中的微孔的吸附作用，随着时间的延长，活性炭纸对甲醛的吸附就会达到饱和，失去吸附性能。所以我们通过提高活性炭纸活性位点数量、增大活性炭纸的孔径等改性方法提高其对甲醛的吸附性能。目前还没有人对活性炭纸进行吸附研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
优选的，所述步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭用步骤B制得的金属盐溶液淋涂1-6次，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为 450℃-500℃；氮气流量为10-20L/min；煅烧时间为120min-150min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
优选的，所述步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴或硝酸铁中的一种或多种混合物。
优选的，所述步骤C中的室温淋涂1-4次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明操作方法简单，本制备条件安全温和，制备耗材较少；制备的改性活性炭纸具有快速吸附甲醛的能力；本发明采用高温水蒸气法也可以达到造孔，扩孔的作用，通过盐溶液改性提高吸附速率和吸附容量，通过采用疏水剂提高疏水性能，操作简单，方便。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供如下技术方案：一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中180℃烘干180min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中180℃烘干180min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液中淋涂1次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中180℃烘干180min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为 450℃；氮气流量为10L/min；煅烧时间为120min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸镍混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为1次。
实施例二：
一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中200℃烘干200min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中200℃烘干200min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭用步骤B制得的金属盐溶液中淋涂2次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中200℃烘干200min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为500℃；氮气流量为20L/min；煅烧时间为150min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸钴和硝酸铁混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为2次。
实施例三：
一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中185℃烘干185min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中185℃烘干185min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液淋涂3次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中185℃烘干185min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为460℃；氮气流量为12L/min；煅烧时间为125min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸钴混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为3次。
实施例四：
一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中195℃烘干195min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用双金属盐溶液淋涂，次数为4次，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中195℃烘干195min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液淋涂，次数为4 次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中195℃烘干195min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为 490℃；氮气流量为18L/min；煅烧时间为140min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸镍、硝酸铁混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为4次。
实施例五：
一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中188℃烘干189min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，次数为5次，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中188℃烘干192min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液淋涂，次数为5 次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中188℃烘干188min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为 470℃；氮气流量为16L/min；煅烧时间为130min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸铁混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为4次。
实施例六：
一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中190℃烘干190min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，得金属盐溶液，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，次数为6次，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸。
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合溶液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到超疏水高吸附活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中190℃烘干190min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
本实施例中，步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液淋涂，次数为6 次；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中190℃烘干190min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为 475℃；氮气流量为15L/min；煅烧时间为135min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
本实施例中，步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴、硝酸铁混合物。
本实施例中，步骤C中的淋涂次数为4次。
本发明涉及到的探究改性炭纸的疏水性的实验过程如下：取相同质量的改性前后活性炭纸，将其分别置于同样条件下的盛有蒸馏水的烧杯中，浸泡一小时后观察实验现象，实验结果如下表：
本发明操作方法简单，本制备条件安全温和，制备耗材较少；制备的改性活性炭纸具有快速吸附甲醛能力；本发明采用高温水蒸气法也可以达到造孔，扩孔的作用，通过盐溶液改性提高吸附速率和吸附容量，通过采用疏水剂提高疏水性能，操作简单，方便。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、将活性炭纸进行前处理：将活性炭纸用蒸馏水清洗干净后，然后放入烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min，之后缓慢冷却至室温后待用；
B、配制金属盐溶液：将硝酸盐加入蒸馏水中，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L，得金属盐溶液；
C、将处理后的活性炭纸用金属盐溶液中进行淋涂，之后进行烘干、煅烧，即得到改性后的活性炭纸；
D、制备疏水剂：将有机氟硅聚合物溶液加入水中，混合后得到混合液，再向该混合液中加入固化剂搅拌均匀，配成固含量为1％的疏水剂；
E、将改性后的活性炭纸加入疏水剂中进行浸泡，之后进行烘干，即得到疏水活性炭纸：将步骤C改性后的活性炭纸倒入步骤D的疏水剂中，待充分浸泡后，取出活性炭纸并放在烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min，即得到超疏水高吸附活性炭纸。
2.根据权利要求1所述的一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,其特征在于：所述步骤C的操作步骤包括如下流程：
a、将步骤A制备的活性炭纸用步骤B制得的金属盐溶液淋涂1-6次，硝酸盐的浓度范围为0.01-1mol/L；
b、之后取出活性炭纸并放在烘箱中180℃-200℃烘干180min-200min；
c、之后将活性炭纸放入煅烧炉中煅烧，煅烧过程中通入氮气；煅烧温度为450℃-500℃；氮气流量为10-20L/min；煅烧时间为120min-150min；之后缓慢冷却至室温，得到改性后的活性炭纸。
3.根据权利要求1所述的一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,其特征在于：所述步骤B中的硝酸盐采用硝酸铜、硝酸镍、硝酸钴或硝酸铁中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种超疏水高吸附活性炭纸的改性方法,其特征在于：所述步骤C中的淋涂次数为1-4次。
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