CN110090622A - 一种吸附甲醛用活性炭的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其制备方法如下：首先将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；然后将处理过的活性炭置于浓度为0.3mol/L的Mn(NO3)2和浓度为0.3mol/L的Na2CO3溶液(质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3)中浸渍搅拌4h，水洗、干燥得到初级活性炭；最后将初级活性炭置于马弗炉中350℃煅烧4h，冷却、水洗，置于105℃干燥机烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。本工艺相对于传统工艺制备吸附甲醛用活性炭，比表面积增加，MnO2在其表面负载均匀、吸附甲醛能力大幅度提高，且活性炭无氨味(异味)。

Description

一种吸附甲醛用活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及到一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，属于林产化工领域。
背景技术
甲醛是世界卫生组织认定的非常危险的过敏反应原，具有高致癌性和高致畸形性等危害。目前，各种建筑在装修中均大量使用复合材料，室内空气污染严重，对人体有害的甲醛气体，其环境浓度普遍超标且不易被人察觉,如“甲醛门”以及“自如房”等导致许多租客出现头疼、咳嗽、喉咙干痒刺痛等状况，严重者已失去生命，而水体中甲醛的污染主要是来自皮革、合成纤维、制漆、染料、木材加工等行业生产活动的废水排放，同时水体中的有机化合物降解也会产生甲醛。人饮入含甲醛的水后，会产生恶心、神经絮乱、鼻咽肿瘤、甚至死亡。因此对甲醛进行吸附处理已成为环境及健康领域的热门话题。
目前，国内外对甲醛的处理主要有氧化法、生物法、吹脱法以及吸附法等。对比而言吸附法具有造价低、吸附剂广泛、操作简单及易于工业化生产等优点。吸附法主要利用是活性炭。活性炭因高比表面积及丰富的孔隙结构，在吸附甲醛上拥有较好的前景，但由于活性炭是非极性物质，对甲醛(极性小分子有机物)的吸附能力有限，因此采用改性方法提高其吸附性能已成为研究的热点，其中，负载TiO2改性研究的较多(此条件下改性的活性炭只能在波长小于387.5nm的紫外光照射下，才能较好的发挥作用，由于太阳光中的紫外线只占5％，因此需借助紫外光源)且市场所售的空气净化用活性炭具有氨味(异味) 等。MnO2具成本低，原料易得及在室温无光条件下也能与甲醛具有很高反应位等特点，但它目前广泛用于制备电极材料用于超级电容器以及对污水的处理等方面，而将其用于改性活性炭从而探讨对甲醛吸附的研究较少。因此，用MnO2对活性炭进行改性，充分发挥二者的优势(活性炭成功负载MnO2的同时比表面积增加)，提高活性炭吸附甲醛的能力，是一项具有现实意义的重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸附甲醛用活性炭的制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其步骤包括：
1)将椰壳活性炭粉碎后搅拌煮沸，然后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于Mn(NO3)2和Na2CO3混合溶液中浸渍搅拌，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中煅烧，冷却、水洗，烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
优选的，所述步骤2)中质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3。
优选的，所述步骤2)中的Mn(NO3)2和Na2CO3的浓度为0.2-0.5mol/L，浸渍搅拌时间为4h。
优选的，所述步骤1)中将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min。
优选的，所述步骤3)中煅烧温度为350℃，煅烧时间为4h，置于105℃干燥机进行干燥。
本发明的有益效果：
1.本发明吸附用甲醛活性炭比原椰壳活性炭比表面积提高5～10％，甲醛静态吸附能力提高70-90％。
2.本发明方法比传统酸改性、氨改性甲醛用活性炭相比，吸附甲醛性能较传统方法大幅度提高。
3.本发明方法简便、快捷、易操作，且无氨味(异味)。
附图说明
图1为本发明的吸附甲醛用活性炭的制备方法的工艺流程图。
图2是椰壳活性炭的氮气吸脱附曲线；
图3是椰壳活性炭的孔径分布图；
图4是本发明方法制备的活性炭的氮气吸脱附曲线；
图5是本发明方法制备的活性炭的孔径分布图；
图6是本发明方法制备的活性炭及椰壳活性炭对25mL质量浓度为3.5mg/g甲醛溶液除去率效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明均为常规方法。
原料：椰壳活性炭(生产厂家：河北华净活性炭有限公司，椰壳活性炭比表面积927.736m2/g)，溶剂是Mn(NO3)2和Na2CO3。
主要装置：粉碎机、煮沸反应器、马弗炉、烘箱。
实施例1
1)将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于浓度为0.3mol/L的Mn(NO3)2和浓度为0.3mol/L的Na2CO3溶液(质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3)中浸渍搅拌4h，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中350℃煅烧4h，冷却、水洗，置于105℃干燥机烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
原椰壳活性炭表及本实施例制得的吸附甲醛用活性炭特征见图2-5。
据图可知制备的活性炭比表面积(974.431m2/g)较原椰壳活性炭(927.736m2/g)增大 8.8％、MnO2(γ-MnO2)负载均匀且吸附甲醛能力强(甲醛静态吸附率较原活性炭(26.81％) 提高了81.84％；对25mL质量浓度为3.5mg/g甲醛溶液其除去率达93.06％，较原活性炭 (26.50％)提高了251.17％)。
实施例2
1)将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于浓度为0.5mol/L的Mn(NO3)2和浓度为0.5mol/L的Na2CO3溶液(质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3)中浸渍搅拌4h，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中350℃煅烧4h，冷却、水洗，置于105℃干燥机烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
制备的活性炭比表面积(953.42m2/g)较原椰壳活性炭(927.736m2/g)增大5.5％、MnO2(γ-MnO2)负载均匀且吸附甲醛能力强(甲醛静态吸附率较原活性炭(26.81％)提高了68％；对25mL质量浓度为3.5mg/g甲醛溶液其除去率达83.06％，较原活性炭(26.50％) 提高了213.43％)
实施例3
1)将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于浓度为0.2mol/L的Mn(NO3)2和浓度为0.2mol/L的Na2CO3溶液(质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3)中浸渍搅拌4h，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中350℃煅烧4h，冷却、水洗，置于105℃干燥机烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
制备的活性炭比表面积(964.42m2/g)较原椰壳活性炭(927.736m2/g)增大6.5％、MnO2(γ-MnO2)负载均匀且吸附甲醛能力强(甲醛静态吸附率较原活性炭(28.81％)提高了72％；对25mL质量浓度为3.5mg/g甲醛溶液其除去率达88.06％，较原活性炭(26.50％) 提高了222.43％)
对比例1
1)将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于浓度为0.3mol/L的Mn(NO3)2和浓度为0.3mol/L的Na2CO3溶液(质量比活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.2∶0.3)中浸渍搅拌4h，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中350℃煅烧4h，冷却、水洗，置于105℃干燥机烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
制备的活性炭比表面积(926.42m2/g)较原椰壳活性炭(927.736m2/g)减小0.14％、MnO2(γ-MnO2)负载均匀且吸附甲醛能力强(甲醛静态吸附率较原活性炭(28.81％)提高了55％；对25mL质量浓度为3.5mg/g甲醛溶液其除去率达50.06％，较原活性炭(26.50％) 提高了90.6％)。

Claims (5)

1.一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)将椰壳活性炭粉碎后搅拌煮沸，然后冷却，用去离子水反复洗涤去除灰分，烘干至绝干；
2)将处理过的活性炭置于Mn(NO3)2和Na2CO3混合溶液中浸渍搅拌，水洗、干燥得到初级活性炭；
3)将初级活性炭置于马弗炉中煅烧，冷却、水洗，烘至绝干，制得吸附甲醛用活性炭。
2.权利要求1所述的一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中活性炭∶Mn(NO3)2∶Na2CO3＝8∶0.5∶0.3。
3.根据权利要求2所述的一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中的Mn(NO3)2和Na2CO3的浓度为0.2-0.5mol/L，浸渍搅拌时间为4h。
4.根据权利要求1-4所述的一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中将椰壳活性炭粉碎至20～40目，搅拌煮沸30min。
5.根据权利要求5所述的一种吸附甲醛用活性炭的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中煅烧温度为350℃，煅烧时间为4h，置于105℃干燥机进行干燥。
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