CN109482161A - 能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳及制备方法与应用 - Google Patents
能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳及制备方法与应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳及制备方法与应用。本发明以蔗渣分级多孔碳为原料，以弱酸为溶剂，经过氧化处理后分段接枝超支化胺和有机小分子胺，制备兼具高比表面积的分级多孔结构和化学共价键合有机胺的吸附材料。通过充分利用其孔结构的物理吸附和有机胺的化学吸附，该材料即使在痕量浓度下也能高效吸附去除水体中的汞离子，在含汞废水环境修复和/或超净高纯试剂制备中有应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及甘蔗渣基多孔碳材料的制备和胺化改性领域，特别涉及一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳及制备方法与应用。
背景技术
重金属离子尤其是汞及其化合物，是一种剧毒、高挥发性的神经毒物，能在生物体内持续累积，对人体健康和生态环境的危害性都非常大。近年来，由汞及其化合物所造成的环境污染问题日益严重。虽然现有的排放要求为50ppb以下，但现有除汞工艺仍不能满足排放要求，如果考虑到超净高纯试剂中低浓度和痕量重金属汞的去除，其对超低浓度的要求更高，因为浓度越低，越难去除，因此亟待改进含汞废水的处理方法或开发新型吸附材料。
含汞废水的处理方法很多，如化学沉淀法、电解法、混凝法、活性炭吸附法、还原法和电解法等，但这些方法的一个共同缺点是不能将重金属离子的剩余浓度降到较低的水平。离子交换和螯合吸附能处理较低浓度的重金属离子废水，其中螯合纤维是含有特殊功能基团的离子吸附纤维，它利用纤维上的特殊基团吸附金属离子，具有吸附速度快、吸附容量高、选择性好、易洗脱、容易再生等优点，最重要的是它能将重金属离子的剩余浓度降低至2μg/L以下，达到饮用水的安全标准。
超净高纯试剂是超大规模集成电路进行蚀刻的关键工艺化学品，主要用于芯片清洗腐蚀及硅片的清洗，其纯度对集成电路的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。对超净高纯试剂中低浓度或痕量重金属离子如汞的去除一直是难点，不管是多孔材料还是小分子胺改性纤维材料，所有处理方法共同的缺点是不能将汞完全吸附去除。
在众多吸附剂中，多孔碳材料，由于具有三维连通的孔道，高的比表面积和机械强度高等优点，且能进行表面改性，成为了人们研究的重点。据报道，胺基对重金属离子如汞具有很强的结合力，近年来，越来越多的研究者将有机胺用作改性剂，通过浸渍或接枝的方法对多孔材料的孔结构进行修饰，浸渍法制备的有机胺吸附剂吸附容量大，但由于载体和有机胺之间作用力较弱，且在吸附过程中不断溶出。接枝法由于是以化学共价键合的方式，结合牢固，并且热稳定性好，但在常规接枝改性方面有诸多不好的因素引入，如制备的过程产生有毒废气，且接入的胺基有限，吸附容量不高，对痕量重金属离子的去除不够彻底。因此，仍需进一步对吸附剂进行改进。
发明内容
本发明的首要目的在于利用蔗渣经过在生长过程中自然进化形成的高效分级多孔结构，通过炭化活化、表面活化和胺化改性，提供一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法。该方法的优势在于蔗渣材料经过炭化和活化后依然保留了蔗渣自然分级的多孔结构和气道，呈褶皱和沟槽状，且多孔碳表面和内部含有很多微孔、介孔和连通孔，连通孔除了有利于吸附质的传质和扩散，也提供了后续胺化改性的反应空间，制备的胺化改性蔗渣基多孔碳材料结合了物理吸附和化学吸附的特性，是一种优良的去除低浓度汞的吸附材料。另外，利用温和可控的表面氧化活化技术，得到兼具含氧活性官能团和高比表面积的多孔碳基体，然后，采用分段接枝的方法先接枝超支化胺，然后再接枝小分子胺以进一步提高孔的利用率和有效胺基含量。利用多孔炭的物理吸附捕获和有机胺的化学吸附共价结合产生协同作用对痕量汞进行无死角吸附去除，极大提升蔗渣分级多孔碳对汞的吸附去除效果，在低浓度含汞废水和超净高纯试剂等重金属吸附领域有较好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法得到能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳。
本发明的再一目的在于提供上述能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，包括如下步骤：
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：将蔗渣碳化，得到碳化蔗渣；再用碱作为活化剂，将碱与碳化蔗渣混合，煅烧活化，洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将步骤(1)得到的分级多孔碳溶于乙酸溶液中，接着加入氧化剂进行氧化反应，得到含氧分级多孔碳；其中，氧化剂由过硫酸铵、硫酸和水组成，过硫酸铵在氧化剂中的浓度为质量分数10～30％，硫酸在氧化剂中的浓度为质量分数5～20％；氧化剂的用量按步骤(1)得到的分级多孔碳：氧化剂＝10g：2～10mL计算；
(3)两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：先将含氧分级多孔碳与超支化胺进行第一步反应，第一次水洗，干燥，得到超支化胺接枝含氧分级多孔碳；再加入小分子胺进行第二步反应，第二次水洗，干燥，得到两段胺改性蔗渣分级多孔碳。
步骤(1)中所述的碳化的温度优选为400～700℃；更优选为500～650℃；最优选为500℃。
步骤(1)中所述的碱为碱性无机物，优选为氢氧化钾。
步骤(1)中所述的碱的用量优选为按相当于炭化蔗渣质量的3～4倍计算。
步骤(1)中所述的煅烧的温度优选为600～900℃；更优选为600～800℃；最优选为600℃。
步骤(1)中所述的洗涤步骤优选为用酸和水依次洗涤。
所述的酸为无机酸；优选为盐酸、硝酸和硫酸中的一种以上。
所述的硝酸优选为浓度为质量分数10～12％的硝酸溶液。
步骤(2)中所述的乙酸溶液优选浓度为质量分数20～40％；更优选浓度为质量分数30％的乙酸溶液。
步骤(2)中所述的乙酸溶液的用量优选为按步骤(1)得到的分级多孔碳：乙酸溶液＝1g：9～11mL计算；更优选为按步骤(1)得到的分级多孔碳：乙酸溶液＝1g：10mL计算。
步骤(2)中所述的氧化反应的温度优选为40～70℃；更优选为50～70℃。
步骤(2)中所述的氧化反应的时间优选为1～6h；更优选为1～3h。
步骤(2)中所述的含氧分级多孔碳是含有羧基和羰基等活性含氧基团的分级多孔碳。
步骤(3)中所述的超支化胺为超支化聚酰胺-胺，其适合大孔尺寸；优选为通过如下步骤制备得到的超支化聚酰胺-胺：将小分子胺溶于甲醇，得到小分子胺-甲醇溶液；将其置于冰浴中，滴加丙烯酸酯-甲醇混合溶液，反应；反应结束后除去甲醇，得到超支化聚酰胺-胺。
所述的小分子胺-甲醇溶液中小分子胺的浓度优选为体积百分比40～60％；更优选为体积百分比50％。
所述的丙烯酸酯-甲醇溶液中丙烯酸酯的浓度优选为体积百分比45～60％；更优选为体积百分比45.4～59％。
所述的丙烯酸酯的用量优选为按小分子胺：丙烯酸酯＝体积比100：45～60计算；更优选为按小分子胺：丙烯酸酯＝体积比100：45.4～59计算。
所述的除去甲醇的方式优选为旋蒸；更优选为于50℃旋蒸。
所述的反应的条件优选为于95～105℃反应20～28h；更优选为于100℃反应24h。
步骤(3)中所述的超支化胺的用量优选为按含氧分级多孔碳：超支化胺＝1g：9～11ml计算；更优选为按含氧分级多孔碳：超支化胺＝1g：10ml计算。
步骤(3)中所述的第一步反应的条件优选为于100～130℃反应2～4h。
步骤(3)中所述的第一次水洗的步骤优选为用自来水和80℃以上的水交替洗涤。
步骤(3)中所述的小分子胺的用量优选为按超支化胺接枝含氧分级多孔碳：小分子胺＝1g：9～11ml计算；更优选为按超支化胺接枝含氧分级多孔碳：超支化胺＝1g：10ml计算。
步骤(3)中所述的第二步反应的条件优选为于110～140℃反应1～4h。
步骤(3)中所述的第二次水洗的步骤优选为水洗，水煮，再去离子水洗。
本文中所述的小分子胺为三乙烯四胺和四乙烯五胺中的一种或两种。
一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳，通过上述制备方法得到。该材料具有高比表面积的分级多孔结构，通过充分利用其孔结构的物理吸附和有机胺的化学吸附，即使在痕量浓度下也能高效吸附去除水体中的汞离子。
所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳在环境修复和/或超净高纯试剂制备中的应用。
所述的环境优选为含汞废水。
本发明提供的制备方法制备的的两段胺改性多孔碳具有丰富的孔结构和极高的胺基含量，与已有多孔碳吸附剂相比具有以下优点：
(1)甘蔗渣是甘蔗经破碎和提取蔗汁后的甘蔗茎的纤维性残渣，是制糖工业的主要副产品，具有量大集中，经济无毒，易于改性，为可再生和降解资源。主要由纤维素、半纤维素以及木质素等成分构成，并且具有经过在生长过程中自然进化形成的高效分级多孔结构，是理想的活性碳前驱物。本发明利用蔗渣经过在生长过程中自然进化形成的高效分级多孔结构，经过炭化和活化后依然保留了蔗渣自然分级的多孔结构和气道，制备的多孔碳表面和内部含有很多微孔、介孔和连通孔，连通孔除了有利于吸附质的传质和扩散，也提供了后续胺化改性的反应空间，制备的胺化改性蔗渣基多孔碳材料结合了物理吸附和化学吸附的特性，是一种优良的去除低浓度汞的吸附材料。另外，选用蔗渣为原料，成本低廉，拓宽了制备高性能多孔碳原料的来源，实现了资源的有效利用。
(2)本发明提供的制备方法利用温和可控的表面氧化活化技术，在弱酸乙酸做溶剂的条件下，利用稀硫酸中的硫酸根离子可逆调控过硫酸铵的氧化活性，得到含氧活性官能团多孔碳基体的同时又不会使孔塌陷和比表面积降低，为后续的两段胺接枝改性提供更多的活性位点和改性空间，同时也为多孔碳材料在汞溶液的吸附时保留捕获汞的吸附阱，操作更安全。
(3)本发明采用分段接枝的方法先接枝超支化胺，然后再接枝小分子胺以进一步提高孔的利用率和有效胺基含量。利用多孔炭的物理吸附捕获和有机胺的化学吸附共价结合产生协同作用对痕量汞进行无死角吸附去除，极大提升蔗渣分级多孔碳对汞的吸附去除效果。
附图说明
图1是不同样品的扫描电镜图；其中，图(a)是具有自然分级多孔结构的甘蔗渣的扫描电镜图，图(b)是实施例1中步骤(2)制备的含氧分级多孔碳的扫描电镜图，图(c)是实施例1中步骤(2)制备的含氧分级多孔碳的扫描电镜图。
图2是多孔碳的孔径分布分析结果图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：取蔗渣(取自糖厂，清水洗净后，最后干燥并粉碎至粒径为20目)在500℃下进行碳化，再用KOH作为活化剂(KOH的用量是碳化蔗渣重量的3倍)，在600℃进行煅烧活化，得到的颗粒用浓度为质量分数10％的HNO3溶液和蒸馏水依次洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将10g分级多孔碳溶于100mL浓度为质量分数30％的乙酸溶液中，再加入5ml复合氧化剂，得到反应液A，于50℃下反应3h，其中，复合氧化剂的组成如下：终浓度为质量分数20％的过硫酸铵、终浓度为质量分数10％的硫酸溶液，溶剂为水；水洗，抽滤，干燥，即得含氧分级多孔碳。
(3)超支化聚酰胺-胺的制备：将100ml三乙烯四胺溶于100ml甲醇后倒入三颈瓶，置于冰浴中，缓慢滴加混合溶液(由59ml丙烯酸甲酯和100ml甲醇混合得到)，滴加完毕后，50℃旋蒸去除甲醇，然后在100℃反应24h，即得超支化聚酰胺-胺。
(4)两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：取步骤(2)制备的含氧分级多孔碳10g加入装有100ml超支化聚酰胺-胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，120℃下反应2h，得到的反应产品用冷热水(冷水为自来水，热水为80℃以上的水)交替洗涤，抽滤，干燥；取干燥样品10g，加入装有100ml三乙烯四胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，120℃下反应2h，反应完毕后对反应产物经水洗、沸水煮10min，后用去离子水洗净，抽滤，干燥，得到两段胺改性蔗渣分级多孔碳。
将碳化前的甘蔗渣、步骤(2)制备的含氧分级多孔碳进行电镜扫描，结果图1所示，其中，图(b)和图(c)是不同截面的电镜图。从图1中可见蔗渣多孔碳很好的保留了蔗渣自然分级的多孔结构。
图2的结果是拿步骤(4)制备的两段胺改性蔗渣分级多孔碳通过ASAP2020体积吸附分析仪(美国麦克公司)进行比表面积分析，检测结果说明多孔碳主要以微孔和中孔为主，有利于对重金属离子的物理吸附。
取本实施例步骤(1)和(2)制备的分级多孔碳进行比表面积分析(ASAP2020体积吸附分析仪，美国麦克公司)，得到多孔碳表面氧化活化前后比表面积分别为1124m2/g和1079m2/g。取步骤(4)制得的两段胺分级多孔碳0.1g，加入50ml汞离子浓度为100ppb的含汞废水溶液中，设置2个平行，放入摇床振荡2h，采用上海华光仪器仪表厂F732-V智能测汞仪对残余汞离子浓度进行测量测得剩余浓度分别为0.3ppb，经计算对汞离子的去除率分别为99.7％。
实施例2
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：取蔗渣(同实施例1)在500℃下进行碳化，再用KOH作为活化剂(KOH的用量是蔗渣重量的4倍)，在600℃进行煅烧活化，得到的颗粒用浓度为质量分数12％的HNO3溶液和蒸馏水依次洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将10g分级多孔碳溶于100mL浓度为质量分数30％的乙酸溶液中，再加入10ml复合氧化剂，于70℃下反应1h，其中，复合氧化剂的组成如下：浓度为质量分数20％的过硫酸铵、浓度为质量分数10％的硫酸溶液，溶剂为水；水洗，抽滤，干燥，即得含氧分级多孔碳。
(3)超支化聚酰胺-胺的制备：将100ml四乙烯五胺溶于100ml甲醇后倒入三颈瓶，置于冰浴中，缓慢滴加由45.4ml丙烯酸甲酯和100ml甲醇组成的混合溶液，滴加完毕后，50℃旋蒸去除甲醇，然后在100℃反应24h，即得超支化聚酰胺-胺。
(4)两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：取步骤(2)制备的含氧多孔碳10g加入装有100ml超支化聚酰胺-胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，100℃下反应4h，得到的反应产品用冷热水(冷水为自来水，热水为80℃以上的水)交替洗涤，抽滤，干燥；取干燥样品10g，加入装有100ml四乙烯五胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，110℃下反应4h，反应完毕后对反应产物经水洗、沸水煮10min，后用去离子水洗净，抽滤，干燥，得到两段胺改性蔗渣分级多孔碳。
取本实施例步骤(1)和(2)制备的分级多孔碳进行比表面积分析，得到多孔碳表面氧化活化前后比表面积分别为1124m2/g和1185m2/g。取步骤(4)制得的两段胺分级多孔碳0.1g，加入50ml汞离子浓度为100ppb的含汞废水溶液中，设置2个平行，放入摇床振荡2h，采用上海华光仪器仪表厂F732-V智能测汞仪对残余汞离子浓度进行测量测得剩余浓度分别为0.2ppb，经计算对汞离子的去除率分别为99.8％。
实施例3
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：取蔗渣(同实施例1)在500℃下进行碳化，再用KOH作为活化剂(KOH的用量是蔗渣重量的4倍)，在600℃进行煅烧活化，得到的颗粒用浓度为质量分数10％的HNO3溶液和蒸馏水洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将10g分级多孔碳溶于100ml浓度为质量分数30％的乙酸溶液，再加入2ml复合氧化剂于50℃下反应3h，其中，复合氧化剂的组成如下：浓度为质量分数20％的过硫酸铵、浓度为质量分数10％的硫酸溶液，溶剂为水；水洗，抽滤，干燥，即得含氧分级多孔碳。
(3)超支化聚酰胺-胺的制备：将100mL三乙烯四胺溶于100mL甲醇后倒入三颈瓶，置于冰浴中，缓慢滴加由59mL丙烯酸甲酯和100mL甲醇组成的混合溶液，滴加完毕后，50℃旋蒸去除甲醇，然后在100℃反应24h，即得超支化聚酰胺-胺。
(4)两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：取步骤(2)制备的含氧多孔碳10g加入装有100ml超支化聚酰胺-胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，130℃下反应2h，冷热水交替洗涤(冷水为自来水，热水为80℃以上的水)，抽滤，干燥；取干燥样品10g，加入装有100ml三乙烯四胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，140℃下反应1h，反应完毕后对反应产物经水洗、沸水煮10min后用去离子水洗净，抽滤，干燥。
取本实施例步骤(1)和(2)制备的分级多孔碳进行比表面积分析，得到多孔碳表面氧化活化前后比表面积分别为1124m2/g和971m2/g。取步骤(4)制得的两段胺分级多孔碳0.1g，加入50ml汞离子浓度为100ppb的含汞废水溶液中，设置2个平行，放入摇床振荡2h，采用上海华光仪器仪表厂F732-V智能测汞仪对残余汞离子浓度进行测量测得剩余浓度为0.1ppb，经计算对汞离子的去除率分别为99.9％。
对比例1
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：取蔗渣(同实施例1)在500℃下进行碳化，再用KOH作为活化剂(KOH的用量是蔗渣重量的4倍)，在600℃进行煅烧活化，得到的颗粒用浓度为质量分数10％的HNO3溶液和蒸馏水依次洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将10g分级多孔碳溶于浓度为质量分数30％的乙酸溶液，再加入2ml复合氧化剂于50℃下反应3h，其中，复合氧化剂的组成如下：浓度为质量分数20％的过硫酸铵、浓度为质量分数10％的硫酸溶液，溶剂为水；水洗，抽滤，干燥，即得含氧分级多孔碳。
(3)超支化聚酰胺-胺的制备：将100mL三乙烯四胺溶于100mL甲醇后倒入三颈瓶，置于冰浴中，缓慢滴加由59mL丙烯酸甲酯和100mL甲醇组成的混合溶液，滴加完毕后，50℃旋蒸去除甲醇，然后在100℃反应24h，即得超支化聚酰胺-胺。
(4)超支化胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：取步骤(2)制备的含氧多孔碳10g加入装有100ml超支化聚酰胺-胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，130℃下反应2h，冷热水交替洗涤(冷水为自来水，热水为80℃以上的水)，抽滤，干燥；
取步骤(4)制得的超支化胺分级多孔碳0.1g，分别加入50ml汞离子浓度为100ppb的含汞废水溶液中，设置2个平行，放入摇床振荡2h，采用上海华光仪器仪表厂F732-V智能测汞仪对残余汞离子浓度进行测量测得剩余浓度分别为20ppb，经计算对汞离子的去除率分别为80％。
对比例2
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：取蔗渣在500℃下进行碳化，再用KOH作为活化剂(KOH的用量是蔗渣重量的4倍)，在600℃进行煅烧活化，得到的颗粒用浓度为质量分数10％的HNO3溶液和蒸馏水依次洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将10g分级多孔碳溶于浓度为质量分数30％的乙酸溶液，再加入2ml复合氧化剂于50℃下反应3h，其中，复合氧化剂的组成如下：浓度为质量分数20％的过硫酸铵、浓度为10％的硫酸溶液，溶剂为水；水洗，抽滤，干燥，即得含氧分级多孔碳。
(3)胺化改性蔗渣分级多孔碳的制备：取步骤(2)制备的含氧多孔碳10g加入装有100ml三乙烯四胺的聚四氟乙烯反应器中，密闭，140℃下反应1h，反应完毕后对反应产物经水洗、沸水煮10min后用去离子水洗净，抽滤，干燥。
取步骤(4)制得的胺化分级多孔碳0.1g，分别加入50ml汞离子浓度为100ppb的含汞废水溶液中，设置2个平行，放入摇床振荡2h，采用上海华光仪器仪表厂F732-V智能测汞仪对残余汞离子浓度进行测量测得剩余浓度分别为15ppb，经计算对汞离子的去除率分别为85％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)蔗渣基分级多孔碳的制备：将蔗渣碳化，得到碳化蔗渣；再用碱作为活化剂，将碱与碳化蔗渣混合，煅烧活化，洗涤，制得分级多孔碳；
(2)蔗渣基分级多孔碳的表面氧化活化：将步骤(1)得到的分级多孔碳溶于乙酸溶液中，接着加入氧化剂进行氧化反应，得到含氧分级多孔碳；其中，氧化剂由过硫酸铵、硫酸和水组成，过硫酸铵在氧化剂中的浓度为质量分数10～30％，硫酸在氧化剂中的浓度为质量分数5～20％；氧化剂的用量按步骤(1)得到的分级多孔碳：氧化剂＝10g：2～10mL计算；
(3)两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备：先将含氧分级多孔碳与超支化胺进行第一步反应，第一次水洗，干燥，得到超支化胺接枝含氧分级多孔碳；再加入小分子胺进行第二步反应，第二次水洗水洗，干燥，得到两段胺改性蔗渣分级多孔碳。
2.根据权利要求1所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的乙酸溶液是浓度为质量分数20～40％；
步骤(2)中所述的乙酸溶液的用量按步骤(1)得到的分级多孔碳：乙酸溶液＝1g：9～11mL计算；
步骤(3)中所述的超支化胺的用量按含氧分级多孔碳：超支化胺＝1g：9～11ml计算；
步骤(3)中所述的小分子胺的用量按超支化胺接枝含氧分级多孔碳：小分子胺＝1g：9～11ml计算。
3.根据权利要求1所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的碳化的温度为400～700℃；
步骤(1)中所述的煅烧的温度为600～900℃；
步骤(2)中所述的氧化反应的温度为40～70℃；
步骤(2)中所述的氧化反应的时间为1～6h；
步骤(3)中所述的第一步反应的条件为于100～130℃反应2～4h；
步骤(3)中所述的第二步反应的条件为于110～140℃反应1～4h。
4.根据权利要求1所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的碱为碱性无机物；
步骤(1)中所述的洗涤步骤为用酸和水依次洗涤；
步骤(3)中所述的第一次水洗的步骤为用自来水和80℃以上的水交替洗涤；
步骤(3)中所述的第二次水洗的步骤为水洗，水煮，再去离子水洗。
5.根据权利要求4所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的碱的用量按相当于炭化蔗渣质量的3～4倍计算；
所述的酸为无机酸。
6.根据权利要求1所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的超支化胺为通过如下步骤制备得到：将小分子胺溶于甲醇，得到小分子胺-甲醇溶液；将其置于冰浴中，滴加丙烯酸酯-甲醇混合溶液，反应；反应结束后除去甲醇，得到超支化聚酰胺-胺。
7.根据权利要求6所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳的制备方法，其特征在于：
所述的小分子胺-甲醇溶液中小分子胺的浓度为体积百分比40～60％；
所述的丙烯酸酯-甲醇溶液中丙烯酸酯的浓度为体积百分比45～60％；
所述的丙烯酸酯的用量按小分子胺：丙烯酸酯＝体积比100：45～60计算；
所述的反应的条件为于95～105℃反应20～28h。
8.一种能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳，其特征在于：通过权利要求1～7任一项所述的制备方法得到。
9.权利要求8所述的能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳在环境修复和/或超净高纯试剂制备中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述的环境为含汞废水。
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| CN201910035134.XA Active CN109482161B (zh) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | 能高效吸附汞的两段胺改性蔗渣分级多孔碳及制备方法与应用 |
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|---|---|
| CN (1) | CN109482161B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE1027994B1 (de) * | 2020-11-25 | 2021-08-10 | Guangdong Academy Of Sciences Inst Of Bioengineering | Poröser Verbundkohlenstoff zum effizienten Adsorbieren von Quecksilber und Herstellungsverfahren davon |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103551124A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-05 | 广西科技大学 | 一种染料废水处理用吸附剂的制备方法 |
| CN104107685A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-10-22 | 广州甘蔗糖业研究所 | 一种高接枝率蔗渣基吸附剂及其制备方法与应用 |
| US20180008958A1 (en) * | 2016-07-08 | 2018-01-11 | Korea Advanced Institute Of Science And Technology | Polymeric amine based carbon dioxide adsorbents |
| CN108928819A (zh) * | 2017-05-26 | 2018-12-04 | 北京化工大学 | 一种氧化剂氧化还原制备石墨化分级多孔碳材料的方法 |
| CN109019598A (zh) * | 2018-07-18 | 2018-12-18 | 华南农业大学 | 一种混合生物质制备高比电容的三维多孔碳材料的方法和制成的三维多孔碳材料及其应用 |
-
2019
- 2019-01-15 CN CN201910035134.XA patent/CN109482161B/zh active Active
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨美蓉: "基于有效去除铅（Ⅱ）的中孔炭乙二胺改性与影响因素分析", 《环境工程学报》 * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109482161B (zh) | 2021-08-03 |
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