CN108554375B - 一种改性活性炭吸附剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性活性炭吸附剂的方法,属于吸附剂改性技术领域。本发明将经水清洗除杂的活性炭置于高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理1~60min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;将预处理活性炭置于水的亚临界状态或超临界状态下处理1~30min,冷却至温度不高于100℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂。本发明方法,操作简单,无污染,改性效率高,残余液体可直接排放。
Description
技术领域
本发明涉及一种改性活性炭吸附剂的方法,属于活性炭改性技术领域。
背景技术
活性炭是以木材、果壳、煤、石油或者沥青为原料,经过炭化、活化等过程,制成的一种无定形炭。它具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积,被广泛应用于环境保护领域中。随着我国工业化进程的大发展,环境污染中的三大污染(大气污染、水体污染和土壤污染)情况日益加剧。目前大气污染的来源有工业生产过程的排放、燃料燃烧、交通运输过程的排放、农业活动的排放等,其污染物包括氮氧化物、硫氧化物、挥发性有机物、光化学氧化物以及颗粒物等。水体污染的主要来源有工业废水、生活污水和农业污水等,其污染物包括酸、碱、氮、磷、重金属、悬浮物、有机农药、有机毒物等。土壤污染物主要有无机污染物(酸、碱、重金属、盐类等)和有机污染物(有机农药、合成洗涤剂等)。利用不同方法改性后的活性炭,可以用于三大污染中污染物的吸附脱除。
大部分的商用活性炭无法满足实际应用,需要针对不同的研究对其进行改性。改性的方法包括表面结构的改性方法和表面化学性质的改性方法。通过提高活性炭的比表面积,增加吸附容量,提高吸附性能。通过改变活性炭表面的化学性质,来满足其对特定物质的吸附。
目前活性炭改性的方法存在工艺繁琐、能耗高、化学试剂用量高等问题。
发明内容
针对现有技术中活性炭改性方法存在的工艺繁琐、能耗高、化学试剂用量高的问题,本发明提供一种苯酚吸附剂再生与苯酚无害化处理的方法,以亚临界或超临界水为媒介,改性活性炭,本发明方法具有操作简单、化学改性剂少或无的特点。
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭置于高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理1~60min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为 32~85℃,压力为7.3~25MPa;
(2)将步骤(1)所得预处理活性炭置于水的亚临界状态或超临界状态下处理1~30min,冷却至温度不高于100℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中水的亚临界状态的温度为200~374℃,压力为15~22MPa,水的超临界状态的温度为374~550℃,压力为22.1~35MPa;
进一步地,所述步骤(2)水的亚临界状态或超临界状态下处理预处理活性炭时还添加改性剂,改性剂为HCl、H2SO4、HNO3、H2CO3、CH3COOH、NaOH、KOH、NH3·H2O、H2O2、O2或O3;
以水的体积计算,所述HCl、H2SO4、HNO3、H2CO3、CH3COOH、NaOH、KOH、NH3·H2O的浓度为0~5 mol/L;
以水的质量计算,所述H2O2质量浓度为0~30%;
所述O2或O3的流速为0.5~2.5m3/h;
所述步骤(2)中活性炭与水的质量比为1:(1~10);
所述活性炭为木质活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭的一种或多种,活性炭的比表面积为400~2000 m2/g;
所述步骤(2)中使水达到亚临界状态或超临界状态的加热升温的升温速率为3~10℃/min;
所述高温高压反应釜可以为间歇式反应釜,也可以为连续式反应釜。
本发明在连续反应釜中进行时,可以将活性炭放入反应釜中,待达到设定温度时,加入水和/或改性剂进行反应;在间歇式反应釜中进行时,可以将活性炭、水和/或改性剂同时加入釜体中进行反应。
本发明的有益效果:
(1)本发明利用无色无味无毒的超临界二氧化碳,在温和条件下完成活性炭的预处理;在无改性剂条件下在密闭反应釜中,利用超临界/亚临界水改性活性炭,显著提高比表面积,增加表面碱度;
(2)本发明方法中添加改性剂时,当釜体中为水或碱性改性剂时增加表面碱度,提高活性炭的比表面积,有利于吸附酸性物质;釜体中为酸性改性剂时增加表面酸度,提高活性炭的比表面积,有利于吸附碱性物质;
(3)本发明操作简单,化学试剂消耗少或无,改性时间短,效率高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明,但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1:本实施例中活性炭为果壳活性炭,活性炭的比表面积为801m2/g,碘吸附值为747mg/g,总孔容为0.38cm3/g,pHPZC为7.80,pHPZC为活性炭表面的等电点电荷,反映出表面的酸碱度;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(果壳活性炭)置于间歇式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理1min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为70℃,压力为20MPa;
(2)将步骤(1)所得预处理活性炭置于水的亚临界状态下处理15min,冷却至温度为100℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到亚临界状态的加热升温的升温速率为3℃/min,活性炭与水的质量比为1:1,水的亚临界状态的温度为365℃,压力为18MPa;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为912m2/g,碘吸附值为876mg/g,总孔容为0.44cm3/g,pHPZC为7.92;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加111m2/g,碘吸附值增大129mg/g,总孔容增大0.06m3/g,pHPZC增大0.12。
实施例2:本实施例中活性炭为果壳活性炭,活性炭的比表面积为801m2/g,碘吸附值为747mg/g,总孔容为0.38cm3/g,pHPZC为7.80;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(果壳活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理15min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为80℃,压力为15MPa;
(2)将步骤(1)所得预处理活性炭置于水的亚临界状态下处理30min,冷却至温度为98℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到亚临界状态的加热升温的升温速率为3℃/min,活性炭与水的质量比为1:2,水的亚临界状态的温度为300℃,压力为21MPa;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为967m2/g,碘吸附值为904mg/g,总孔容为0.45cm3/g,pHPZC为8.15;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加166m2/g,碘吸附值增大157mg/g,总孔容增大0.11cm3/g,pHPZC增大0.35。
实施例3:本实施例中活性炭为果壳活性炭,活性炭的比表面积为801m2/g,碘吸附值为747mg/g,总孔容为0.38cm3/g,pHPZC为7.80;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(果壳活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理25min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为45℃,压力为10.5MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的亚临界状态下处理25min,冷却至温度为99℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到亚临界状态的加热升温的升温速率为5℃/min,活性炭与水的质量比为1:4,水的亚临界状态的温度为265℃,压力为15MPa,改性剂为H2O2,以水的质量计算,H2O2质量浓度为5%;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1019m2/g,碘吸附值为938mg/g,总孔容为0.48cm3/g,pHPZC为7.45;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加218m2/g,碘吸附值增大191mg/g,总孔容增大0.10cm3/g,pHPZC减少0.35。
实施例4:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为1150m2/g,碘吸附值为1078mg/g,总孔容为1.01cm3/g,pHPZC为7.32;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理60min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为32℃,压力为18MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理15min,冷却至温度为99℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为8℃/min,活性炭与水的质量比为1:5,水的超临界状态的温度为405℃,压力为22.5MPa;改性剂为H2O2,以水的质量计算,H2O2质量浓度为30%;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1416m2/g,碘吸附值为1325mg/g,总孔容为1.32cm3/g,pHPZC为6.11;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加266m2/g,碘吸附值增大247mg/g,总孔容增大0.31cm3/g,pHPZC减少1.20。
实施例5:本实施例中活性炭为果壳活性炭,活性炭的比表面积为1498m2/g,碘吸附值为1405mg/g,总孔容为1.37cm3/g,pHPZC为7.46;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(果壳活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理50min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为55℃,压力为9.5MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理25min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为6℃/min,活性炭与水的质量比为1:6,水的超临界状态的温度为425℃,压力为30MPa;改性剂为NaOH,以水的体积计算,NaOH的摩尔浓度为2mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1893m2/g,碘吸附值为1765mg/g,总孔容为1.62cm3/g,pHPZC为8.94;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加395m2/g,碘吸附值增大360mg/g,总孔容增大0.25cm3/g,pHPZC增大1.48。
实施例6:本实施例中活性炭为煤质活性炭,活性炭的比表面积为1640m2/g,碘吸附值为1583mg/g,总孔容为1.53cm3/g,pHPZC为6.85;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(煤质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理30min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为45℃,压力为20MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理5min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为3℃/min,活性炭与水的质量比为1:7,水的超临界状态的温度为445℃,压力为26MPa;改性剂为NaOH,以水的体积计算,NaOH的摩尔浓度为5mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为2158m2/g,碘吸附值为2049mg/g,总孔容为2.01cm3/g,pHPZC为9.23;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加518m2/g,碘吸附值增大466mg/g,总孔容增大0.48cm3/g,pHPZC增大2.38。
实施例7:本实施例中活性炭为果壳活性炭,活性炭的比表面积为2036m2/g,碘吸附值为1957mg/g,总孔容为1.98cm3/g,pHPZC为7.47;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(果壳活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理15min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为75℃,压力为8.5MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理5min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为5℃/min,活性炭与水的质量比为1:6,水的超临界状态的温度为550℃,压力为24MPa;改性剂为HCl,以水的体积计算,HCl的摩尔浓度为2mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为2560m2/g,碘吸附值为2443mg/g,总孔容为2.37cm3/g,pHPZC为6.43;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加524m2/g,碘吸附值增大486mg/g,总孔容增大0.39cm3/g,pHPZC减少1.04。
实施例8:本实施例中活性炭为煤质活性炭,活性炭的比表面积为1349m2/g,碘吸附值为1260mg/g,总孔容为1.28cm3/g,pHPZC为6.93;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(煤质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理35min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为45℃,压力为22MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理30min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温速率为3℃/min,活性炭与水的质量比为1:6,水的超临界状态的温度为405℃,压力为35MPa;改性剂为HCl,以水的体积计算,HCl的摩尔浓度为5mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1768m2/g,碘吸附值为1621mg/g,总孔容为1.59cm3/g,pHPZC为5.56;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加419m2/g,碘吸附值增大361mg/g,总孔容增大0.31cm3/g,pHPZC减少1.37。
实施例9:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为678m2/g,碘吸附值为627mg/g,总孔容为0.33cm3/g,pHPZC为7.52;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理22min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为85℃,压力为25MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理10min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为5℃/min,活性炭与水的质量比为1:6,水的超临界状态的温度为395℃,压力为27MPa;改性剂为O3,O3的流速为0.5m3/h;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为837m2/g,碘吸附值为764mg/g,总孔容为0.40cm3/g,pHPZC为6.87;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加159m2/g,碘吸附值增大137mg/g,总孔容增大0.07cm3/g,pHPZC减少0.65。
实施例10:本实施例中活性炭为煤质活性炭,活性炭的比表面积为458m2/g,碘吸附值为387mg/g,总孔容为0.23cm3/g,pHPZC为7.26;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(煤质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理20min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为55℃,压力为16.5MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理15min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的加热升温速率为5℃/min,活性炭与水的质量比为1:8,水的超临界状态的温度为520℃,压力为24.5MPa;改性剂为O3,O3的流速为1.5m3/h;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为579m2/g,碘吸附值为478mg/g,总孔容为0.28cm3/g,pHPZC为6.58;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加121m2/g,碘吸附值增大91mg/g,总孔容增大0.05cm3/g,pHPZC减少0.68。
实施例11:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为416m2/g,碘吸附值为377mg/g,总孔容为0.21cm3/g,pHPZC为7.52;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理55min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为60℃,压力为14.5MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理3min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为10℃/min,活性炭与水的质量比为1:10,水的超临界状态的温度为535℃,压力为35MPa;改性剂为O3,O3的流速为2.5m3/h;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为545m2/g,碘吸附值为483mg/g,总孔容为0.27cm3/g,pHPZC为6.78;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加129m2/g,碘吸附值增大106mg/g,总孔容增大0.06cm3/g,pHPZC减少0.64。
实施例12:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为945m2/g,碘吸附值为863mg/g,总孔容为0.68cm3/g,pHPZC为6.87;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理15min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为85℃,压力为7.3MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理1min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为7℃/min,活性炭与水的质量比为1:10,水的超临界状态的温度为535℃,压力为35MPa;改性剂为H2SO4,以水的体积计算,H2SO4的摩尔浓度为2mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1237m2/g,碘吸附值为1089mg/g,总孔容为0.95cm3/g,pHPZC为5.98;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加292m2/g,碘吸附值增大226mg/g,总孔容增大0.27cm3/g,pHPZC减少0.89。
实施例13:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为1438m2/g,碘吸附值为1315mg/g,总孔容为1.21m3/g,pHPZC为7.43;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理25min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为58℃,压力为21MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理15min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为4℃/min,活性炭与水的质量比为1:5,水的超临界状态的温度为505℃,压力为30MPa;改性剂为NH3H2O,以水的体积计算,NH3H2O的摩尔浓度为2mol/L;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1878m2/g,碘吸附值为1690mg/g,总孔容为1.48cm3/g,pHPZC为8.67;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加440m2/g,碘吸附值增大375mg/g,总孔容增大0.27cm3/g,pHPZC增大1.24。
实施例14:本实施例中活性炭为木质活性炭,活性炭的比表面积为1150m2/g,碘吸附值为1078mg/g,总孔容为1.01m3/g,pHPZC为7.32;
一种改性活性炭吸附剂的方法,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭(木质活性炭)置于连续式高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理35min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为65℃,压力为15MPa;
(2)在步骤(1)所得预处理活性炭中加入改性剂,然后再置于水的超临界状态下处理15min,冷却至温度为97℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中使水达到超临界状态的加热升温的升温速率为4℃/min,活性炭与水的质量比为1:5,水的超临界状态的温度为505℃,压力为30MPa;
本实施例的改性活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,本实施例的改性前后活性炭吸附剂的性能表征数据如表1所示,
表1 改性前后活性炭吸附剂的性能表征数据
从表1可知,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积为1484m2/g,碘吸附值为1365mg/g,总孔容为1.30cm3/g,pHPZC为8.41;与原活性炭吸附剂相对,本实施例的改性活性炭吸附剂的比表面积增加334m2/g,碘吸附值增大287mg/g,总孔容增大0.29cm3/g,pHPZC增大1.09。
Claims (3)
1.一种改性活性炭吸附剂的方法,其特征在于,具体步骤如下:
(1)将经水清洗除杂的活性炭置于高温高压反应釜中,通入二氧化碳,加热升温至二氧化碳超临界状态并处理1~60min得到预处理活性炭,打开泄压阀,收集二氧化碳;其中二氧化碳超临界状态的温度为 32~85℃,压力为7 .3~25MPa;
(2)将步骤(1)所得预处理活性炭置于水的亚临界状态或超临界状态下处理1~30min,冷却至温度不高于100℃,打开泄压阀,迅速降压使气液固分离,固体即为改性活性炭吸附剂;其中水的亚临界状态的温度为200~374℃,压力为15~22MPa,水的超临界状态的温度为374~550℃,压力为22.1~35MPa;水的亚临界状态或超临界状态下处理预处理活性炭时还添加改性剂,改性剂为HCl、H2SO4、HNO3、H2CO3、CH3COOH、NaOH、KOH、NH3·H2O、H2O2、O2或O3;以水的体积计算,HNO3、H2CO3、CH3COOH、KOH的浓度为5 mol/L,以水的体积计算,HCl、H2SO4、NaOH、NH3·H2O的浓度为2~5 mol/L;以水的质量计算,H2O2质量浓度为5~30%;O2或O3的流速为0 .5~2.5m3/h。
2.根据权利要求1所述改性活性炭吸附剂的方法,其特征在于:步骤(2)中活性炭与水的质量比为1:(1~10)。
3.根据权利要求1所述改性活性炭吸附剂的方法,其特征在于:活性炭为木质活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭的一种或多种,活性炭的比表面积为400~2000 m2/g。
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