CN108686620B - 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法 - Google Patents

一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108686620B
CN108686620B CN201810418524.0A CN201810418524A CN108686620B CN 108686620 B CN108686620 B CN 108686620B CN 201810418524 A CN201810418524 A CN 201810418524A CN 108686620 B CN108686620 B CN 108686620B
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated carbon
ultrapure water
reaction
effectively increasing
thionyl chloride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810418524.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108686620A (zh
Inventor
徐斌
于霄
郝晋靓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tongji University
Original Assignee
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tongji University filed Critical Tongji University
Priority to CN201810418524.0A priority Critical patent/CN108686620B/zh
Publication of CN108686620A publication Critical patent/CN108686620A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108686620B publication Critical patent/CN108686620B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，首先将活性炭放置于三颈烧瓶中，在搅拌状态下用高锰酸钾溶液进行回流反应，充分氧化，然后将活性炭洗涤至中性，烘干。将充分氧化的活性炭放置于另一三颈烧瓶中，加入超纯水，并缓慢向其中滴加氯化亚砜溶液，进行酸化改性，然后洗涤至弱酸性，烘干得到所需产品。本方法中活性炭的酸化改性是依靠氯化亚砜与水反应生成的酸雾（HCl+SO2）来实现的，反应稳定，既能有效的保护孔道结构不被破坏，又可以持续的提供H+以达到最佳改性结果。所得到的改性活性炭孔道内正电荷数量大幅度增加，可以有效的去除空气中的负离子，解决数据机房内的静电隐患。

Description

一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法
技术领域
本发明涉及一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，属于环境空气净化领域。
背景技术
随着互联网，信息行业的迅速发展，我国数据机房的数量也呈现出指数式的增长，因此如何维持数据机房的正常运行成为行业所关注的焦点。通信机房的主要特点是其主要设备均为电子类产品，其组成部件如半导体分立器件、集成电路、厚薄膜电路等，其超细、超薄的加工工艺和产品细微结构，使其在正常工作时，会产生一定强度的电场和磁场，导致空气中会存在一定浓度的负离子，而这些负离子的存在则会严重影响各类电子产品的正常工作，如磁盘读写失败，打印机打印混乱，数据中断等。除此之外，气态离子还会附着在悬浮的尘粒上，促进尘粒与尘粒之间的结合，从而形成体积较大的悬浮颗粒，在各类散热器风扇产生的吸力下，这些悬浮的颗粒会被吸进机器内部，形成静电吸附和静电放电。静电放电产生的电气噪声会对逻辑电路形成干扰，可能导致芯片内逻辑电路死锁，数据传输或运算出错，芯片提前老化或失效，甚至主机板被烧坏等现象[1]。
当前，控制数据机房空气中负离子数量，减少静电危害的主要措施有：机房电磁屏蔽、合理布线、控制机房温度湿度等。例如参照《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2018），控制机房内部温湿度在23℃±1℃和40％RH～55％RH，可以抑制静电放电的产生。数据机房通风空调的空气过滤系统选择由人造纤维（玻璃纤维、化学纤维等）制成的中效、高效颗粒物过滤器的组合配置，控制空气含尘浓度在要求范围内，可以在一定程度上防止静电吸附。此外，还可以采用一些静电消除设备，如离子风静电消除器、感应式静电消除器等，能在一定程度上缓解静电放电的危害[2]。但是数据机房一般都是长时间不间断的运行，因此无论采用何种预防措施，其内部空气中的负离子数量都会不断的增加，从而影响其中各类电子设备的正常运行。所以，研发可以有效增加孔道表面正电荷基团数量的材料改性方法，生产高效、适用的去除空气中负离子的技术和装备，可以从源头上解决数据机房内的静电隐患，对填补行业技术空白具有重大的实际意义。
[1]. 张兴旺. 通信机房静电的危害和防护[J]. 电信工程技术与标准化, 2005(8):72-75.
[2]. 王鸣晓, 周淑玲. 计算机机房静电防护技术的应用[J]. 山东气象, 2011,31(2):34-36。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，该方法总体上分为活性炭的氧化和酸化两个步骤，所获得的改性活性炭对空气中的负离子有良好的吸附效果，以达到从源头上解决数据机房内静电隐患的目的。
本发明为达到以上目的，所采取的技术方案是：
一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，包括以下步骤：
（1）：取一定质量的活性炭放入装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的第一个三颈烧瓶中，向其中加入高锰酸钾溶液，在搅拌状态下进行回流反应，反应完成后，将活性炭过滤分离，其中：活性炭与高锰酸钾溶液的质量比为（3~4）:100；
（2）：取经过步骤（1）反应的活性炭，用超纯水反复冲洗，至洗涤液不再浑浊，且洗涤液pH值为6.5~7.5，然后放于真空干燥箱中烘干；
（3）：取经过步骤（2）烘干的活性炭放入装有温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的第二个三颈烧瓶中，向第二个三颈烧瓶中加入超纯水，并缓慢向其中滴加氯化亚砜溶液，滴加完成后再反应一段时间，然后将活性炭过滤分离，其中：活性炭，超纯水，氯化亚砜的质量比为（3~4）:50:50；
（4）：取经过步骤（3）反应的活性炭，用超纯水反复冲洗，至洗涤液由强酸性变为弱酸性为止，然后放于真空干燥箱中烘干，得到改性活性炭。
本发明中，步骤（1）中所述高锰酸钾溶液浓度为0.08~0.1 mol/L，搅拌器转速为300~400 rpm，控制回流反应回流温度为80~85℃，回流时间为2~2.5小时。
本发明中，步骤（2）中所述烘干温度不高于90℃，具体为80~90℃。
本发明中，步骤（3）中所述滴加氯化亚砜的速度为1~1.5 mL/分钟，滴加完成后再继续反应4~5小时，滴加及反应时温度维持在30~35℃。
本发明中，步骤（4）中所述洗涤液变为弱酸性的依据为5.0 ≤ pH ≤ 6.0，烘干温度不高于100℃，具体为90~100℃。
本发明的有益效果在于：
本发明涉及一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其优势在于：
（1）本发明涉及的改性方法中，酸化改性是依靠氯化亚砜与水反应生成的酸雾（HCl + SO2）来实现的，与直接使用强酸进行改性相比，该方法可以有效的保持多孔材料孔道的完整性，防止因酸性过强而导致的孔道坍塌；同时与直接使用弱酸进行改性相比，该方法可以持续的产生酸雾，使溶液中的H+浓度维持在一个稳定的范围内，以得到最佳的改性结果；
（2）本发明涉及的改性方法中，活性炭氧化、酸化的步骤操作简单，所涉及的材料简单易得，且反应条件较容易达到，可操作性强。
（3）本发明的方法得到的改性后的多孔材料应用于负离子吸附时，吸附效果好且安全可靠，无二次污染。
附图说明
图1为本发明中所涉及的活性炭改性的流程图。
图2为本发明中所涉及的活性炭改性反应机理图。
具体实施方式
实施例1
取4 g购买的商品活性炭a，其比表面积为350~400 m2/g，平均孔径12~14 nm，放入装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的第一个三颈烧瓶中，向其中加入浓度为0.08 mol/L的高锰酸钾溶液100 mL，搅拌器转速设定为300 rpm，在80℃下回流反应2.5小时。反应完成后将活性炭过滤分离，用超纯水反复冲洗，直到洗涤液的pH = 7.0为止，然后放于真空干燥箱中，在90℃下烘干。取3 g烘干的活性炭放入装有温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的第二个三颈烧瓶中，并向其中加入50 mL超纯水，在30℃条件下，以1 mL/分钟的速度向三颈烧瓶中滴加30.5 mL氯化亚砜，滴加完成后继续在30℃下反应5小时，然后将活性炭过滤分离。用超纯水反复冲洗得到的活性炭，直到洗涤液的pH = 5.5为止，然后将其放于真空干燥箱中，在100℃下烘干，得到改性完成的活性炭a。
取0.5 g经过改性的活性炭a，装入内径为0.7 cm，长5 cm的有机玻璃吸附柱中，两端用玻璃棉塞紧固定。吸附柱上游连接一负离子发生器，混合空气后通入吸附柱，流量控制为200 mL/分钟，吸附温度控制为25℃。吸附柱下游连接一正负离子检测器，可实时在线检测下游气体中负离子浓度。根据上下游气体中负离子浓度的差异来计算该活性炭的负离子去除率，具体实验结果见表1。
实施例2
取4 g购买的商品活性炭b，其比表面积为500~600 m2/g，平均孔径9~10 nm，放入装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的第一个三颈烧瓶中，向其中加入浓度为0.08 mol/L的高锰酸钾溶液100 mL，搅拌器转速设定为300 rpm，在80℃下回流反应2.5小时。反应完成后将活性炭过滤分离，用超纯水反复冲洗，直到洗涤液的pH = 7.0为止，然后放于真空干燥箱中，在90℃下烘干。取3 g烘干的活性炭放入装有温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的第二个三颈烧瓶中，并向其中加入50 mL超纯水，在30℃条件下，以1 mL/分钟的速度向三颈烧瓶中滴加30.5 mL氯化亚砜，滴加完成后继续在30℃下反应5小时，然后将活性炭过滤分离。用超纯水反复冲洗得到的活性炭，直到洗涤液的pH = 5.5为止，然后将其放于真空干燥箱中，在100℃下烘干，得到改性完成的活性炭b。
取0.5 g经过改性的活性炭b，装入内径为0.7 cm，长5 cm的有机玻璃吸附柱中，两端用玻璃棉塞紧固定。吸附柱上游连接一负离子发生器，混合空气后通入吸附柱，流量控制为200 mL/分钟，吸附温度控制为25 ℃。吸附柱下游连接一正负离子检测器，可实时在线检测下游气体中负离子浓度。根据上下游气体中负离子浓度的差异来计算该活性炭的负离子去除率，具体实验结果见表1。
对比例1
取1 g未改性的活性炭a，装入内径为0.7 cm，长5 cm的有机玻璃吸附柱中，两端用玻璃棉塞紧固定。吸附柱上游连接一负离子发生器，混合空气后通入吸附柱，流量控制为200 mL/分钟，吸附温度控制为25℃。吸附柱下游连接一正负离子检测器，可实时在线检测下游气体中负离子浓度。根据上下游气体中负离子浓度的差异来计算该活性炭的负离子去除率，具体实验结果见表1。
对比例2
取1 g未改性的活性炭b，装入内径为0.7 cm，长5 cm的有机玻璃吸附柱中，两端用玻璃棉塞紧固定。吸附柱上游连接一负离子发生器，混合空气后通入吸附柱，流量控制为200 mL/分钟，吸附温度控制为25℃。吸附柱下游连接一正负离子检测器，可实时在线检测下游气体中负离子浓度。根据上下游气体中负离子浓度的差异来计算该活性炭的负离子去除率，具体实验结果见表1。
表1 不同活性炭的净化吸附效果统计表
序号 吸附剂 进口负离子浓度(个/cm<sup>3</sup>) 出口负离子浓度(个/cm<sup>3</sup>) 净化效率(%)
实施例1 改性活性炭a 1320 367 72.20
实施例2 改性活性炭b 1229 186 84.86
对比例1 活性炭a 1330 1098 17.44
对比例2 活性炭b 1248 899 27.96
由表1可以看出，通过本发明的改性工艺进行改性后的活性炭，对负离子的净化效率有显著提高。

Claims (5)

1.一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）：取一定质量的活性炭放入装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的第一个三颈烧瓶中，向其中加入高锰酸钾溶液，在搅拌状态下进行回流反应，反应完成后，将活性炭过滤分离，其中：活性炭与高锰酸钾溶液的质量比为（3~4）:100；
（2）：取经过步骤（1）反应的活性炭，用超纯水反复冲洗，至洗涤液不再浑浊，且洗涤液的pH值为6.5~7.5，然后放于真空干燥箱中烘干；
（3）：取经过步骤（2）烘干的活性炭放入装有温度计、滴液漏斗和回流冷凝管的第二个三颈烧瓶中，向第二个三颈烧瓶中加入超纯水，并缓慢向其中滴加氯化亚砜溶液，滴加完成后再继续反应，然后将活性炭过滤分离，其中：活性炭，超纯水，氯化亚砜的质量比为（3~4）:50:50；
（4）：取经过步骤（3）反应的活性炭，用超纯水反复冲洗，至洗涤液由强酸性变为弱酸性为止，然后放于真空干燥箱中烘干，得到改性的活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其特征在于，步骤（1）中所述高锰酸钾溶液浓度为0.08~0.1 mol/L，搅拌器转速为300~400 rpm，控制回流反应回流温度为80~85℃，回流时间为2~2.5小时。
3.根据权利要求1所述的一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其特征在于，步骤（2）中所述烘干温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其特征在于，步骤（3）中所述滴加氯化亚砜的速度为1~1.5 mL/分钟，滴加完成后再继续反应4~5小时，滴加及反应时温度维持在30~35℃。
5.根据权利要求1所述的一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法，其特征在于，步骤（4）中所述洗涤液由强酸性变为弱酸性，弱酸性的条件为5.0 ≤ pH≤ 6.0，烘干温度为90-100 ℃。
CN201810418524.0A 2018-05-04 2018-05-04 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法 Expired - Fee Related CN108686620B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810418524.0A CN108686620B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810418524.0A CN108686620B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108686620A CN108686620A (zh) 2018-10-23
CN108686620B true CN108686620B (zh) 2020-11-10

Family

ID=63846034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810418524.0A Expired - Fee Related CN108686620B (zh) 2018-05-04 2018-05-04 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108686620B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112323304A (zh) * 2020-11-06 2021-02-05 江苏泰慕士针纺科技股份有限公司 一种棉针织物零排放的前处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102806073A (zh) * 2012-09-13 2012-12-05 山东大学 一种阳离子型活性炭的制备方法
CN104226269A (zh) * 2014-08-28 2014-12-24 天津市利顺塑料制品有限公司 改性柚子皮吸附剂及其制备方法
CN104707567A (zh) * 2015-04-08 2015-06-17 东南大学 用于去除水中铅离子的微波硝酸改性活性炭的制备方法及其应用
CN105883799A (zh) * 2016-04-25 2016-08-24 贵州安凯达实业股份有限公司 一种活性炭活性提高方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102806073A (zh) * 2012-09-13 2012-12-05 山东大学 一种阳离子型活性炭的制备方法
CN104226269A (zh) * 2014-08-28 2014-12-24 天津市利顺塑料制品有限公司 改性柚子皮吸附剂及其制备方法
CN104707567A (zh) * 2015-04-08 2015-06-17 东南大学 用于去除水中铅离子的微波硝酸改性活性炭的制备方法及其应用
CN105883799A (zh) * 2016-04-25 2016-08-24 贵州安凯达实业股份有限公司 一种活性炭活性提高方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108686620A (zh) 2018-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103349875B (zh) 一种化学过滤器及其化学滤料制备方法
CN104984606B (zh) 一种多塔多窑炉共用式同步脱硫除尘系统及方法
CN105618266B (zh) 一种气体除尘装置、方法及机动车排气装置
CN108686620B (zh) 一种能有效增加孔道表面正电荷基团数量的活性炭改性方法
CN104525093B (zh) 一种脱除烟气中Hg0的磁性吸附剂及其制备和应用
CN109481989B (zh) 一种耐高温除湿陶瓷滤芯及其制备方法
CN108905483A (zh) 一种环保空气过滤装置
CN101571307A (zh) 超纯空气过滤净化系统及空气过滤方法、空气净化的方法
CN103446876A (zh) 烧结板循环吸附法净化含铅、镉烟气的工艺及其装置
CN205878360U (zh) 一种吊顶式空气净化模组
CN101569866B (zh) 一种酸性气体触媒滤材的再生方法及其装置
CN101992001A (zh) 一种吸附材的再生方法及其系统
CN202521764U (zh) 具恒温恒湿的空气清净装置
CN215027405U (zh) 一种制绒硅片干燥辅助装置
CN203556281U (zh) 一种用于处理高浓度烟气的净化塔
CN103845985A (zh) 一种强渗透多孔吸附过滤式燃油车辆废气净化装置
CN116272860A (zh) 一种VOCs治理的再生活性炭及其制备方法
CN102240491A (zh) 用于净化气体中悬浮微粒及无机气体的装置
CN204073778U (zh) 一种有机废气二级吸附回收装置
CN206018919U (zh) 一种空气净化器
CN105727670A (zh) 空气过滤方法
CN207941344U (zh) 一种数控机床配电箱油污净化装置
CN111229005A (zh) 一种用于3d打印设备有毒烟雾净化去除的装置及方法
CN216604681U (zh) 一种氨法脱硫硫酸铵干燥流化床尾气处理装置
CN207533006U (zh) 一种化工厂用废气冷凝装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201110