CN111346621B - 聚吡咯改性活性炭的制备方法 - Google Patents

聚吡咯改性活性炭的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种聚吡咯改性活性炭的制备方法；包括以下步骤：（1）选取椰壳/果壳颗粒活性炭，冲洗干燥至恒重，真空干燥储存、备用；（2）配置吡咯溶液；（3）吡咯附着活性炭；（4）投加六水三氯化铁；（5）投加苯磺酸钠；（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭；（7）氮气密封干燥保存；本发明通过有机阴离子（苯磺酸钠（BSNa））的掺入，使层流生长具有紧凑和有序的表面形态，并在聚吡咯中高度掺杂；掺杂芳香磺酸盐阴离子（苯磺酸钠）的PPy膜具有较高的有序度、结晶度和较高的导电性，使吡咯薄膜在碱性溶液中具有较好稳定性；通过六水三氯化铁掺杂聚吡咯改性活性炭的同时掺杂表面活性剂（苯磺酸钠）可以使表面电荷分布更够均匀，导电能力更强。

Description

聚吡咯改性活性炭的制备方法
技术领域
本发明涉及改性活性炭制备领域，具体涉及一种聚吡咯改性活性炭的制备方法。
背景技术
聚吡咯改性活性炭具有选择性吸附水中硫酸根的作用，现阶段，常见的聚吡咯改性活性炭的制备方法主要包括：
（1）化学聚合：吡咯溶解于去离子水中，将吡咯与活性炭一起震荡一段时间后，过滤后、加入一定量的六水三氯化铁（FeCl3·6H2O）再继续震荡一段时间。吡咯被六水三氯化铁氧化为聚吡咯的同时实现氯离子对聚吡咯的掺杂。六水三氯化铁作为引发剂氧化吡咯为聚吡咯附着在活性炭表面，其中氯离子为掺杂阴离子，作为“补偿电荷”。进而实现聚吡咯对活性炭的改性。
将改性后的活性炭投加到含高浓度硫酸根的酸性矿井废水中，硫酸根与氯离子发生离子交换，硫酸根被吸附，氯离子实现释放。
（2）电化学聚合：a、在电化学合成聚吡咯时，通过对负载有吡咯单体的活性炭施加电压使得聚吡咯负载在活性炭的孔隙内和表面上；b、吸附在活性炭上的吡咯分子被施加的电流氧化成阳离子自由基并同时与溶液中阴离子络合形成离子对；c、两个离子对偶合脱掉两个质子和两个阴离子形成吡咯的二聚体；d、此时由于电负性较强的N上存在孤对电子，因此部分吡咯将结合质子，为了维持电中性，对阴离子掺杂进入聚吡咯链，二聚体再被氧化并与溶液阴离子络合形成二聚体与阴离子的离子对，之后依此连续的氧化—耦合过程而使聚合物链不断增长。
该合成方法中大部分导电聚合物的合成和掺杂是同时完成的。通过操控电源实现水中离子的吸附、释放过程。
现有技术存在的缺点：只掺杂无机阴离子：
无机阴离子（氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子等）的掺入导致了聚吡咯的三维生长和氧化还原掺杂，平面化比较差，因此只掺杂无机阴离子的聚吡咯不够稳定。氯离子掺杂后的聚吡咯之间连接能力差，比较脆弱、且不够稳定，表面电荷分布不够均匀，导电能力不够强；同时，掺杂氯离子的聚吡咯薄膜在碱性溶液中不稳定，容易受亲核能力强的氢氧根攻击，去质子化而脱掺杂，造成聚吡咯导电能力下降。
发明内容
本发明为解决掺杂无机阴离子聚吡咯不够稳定，氯离子掺杂后的聚吡咯之间连接能力差，比较脆弱、且不够稳定，表面电荷分布不够均匀，导电能力不够强；同时，掺杂氯离子的聚吡咯薄膜在碱性溶液中不稳定，容易受亲核能力强的氢氧根攻击，去质子化而脱掺杂，造成聚吡咯导电能力下降的技术问题；提供一种聚吡咯改性活性炭的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）选取10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重，然后真空干燥储存、备用；
（2）吡咯溶液的配置：取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯，保鲜膜密封；
（3）吡咯附着活性炭：将步骤（1）中真空干燥储存的颗粒活性炭和步骤（2）中定容的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封，然后摇床时间12小时，结束后，将密封瓶里面的液体倒掉；
（4）六水三氯化铁的投加：称取六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置三氯化铁溶液；将配置好的三氯化铁溶液加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床时间8-12小时；
（5）苯磺酸钠的投加：称量苯磺酸钠，在步骤（4）摇床时间段中间投加苯磺酸钠固体；
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）和（5）过程中的上层液去掉，将改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用去离子水—无水乙醇—去离子水的顺序冲洗多次，将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h；
（7）氮气密封干燥保存：将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
本发明通过有机阴离子（苯磺酸钠（BSNa））的掺入，使层流生长具有紧凑和有序的表面形态，并在聚吡咯中高度掺杂。掺杂芳香磺酸盐阴离子（苯磺酸钠）的PPy膜具有较高的有序度、结晶度和较高的导电性，使吡咯薄膜在碱性溶液中具有较好稳定性。
通过六水三氯化铁掺杂聚吡咯改性活性炭的同时掺杂表面活性剂（苯磺酸钠等）可以使表面电荷分布更够均匀，导电能力更强，且不会对活性炭孔径造成大的堵塞；在碱性溶液中，可使吡咯薄膜具有较好稳定性，会抑制聚吡咯化学降解。
干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气封存。
优选的，吡咯溶液的摩尔浓度为1-2mol/L；三氯化铁溶液的摩尔浓度为1.5-6mol/L；所用吡咯：三氯化铁的摩尔比为1:1.5~1:3；所述苯磺酸钠溶液的摩尔浓度为0.001-0.02mol/L，吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:150:1~1000:3000:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:10ml~1g:20ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:10ml~1g:20ml。
进一步的，所用吡咯与三氯化铁的摩尔比为1:2~1:2.5；吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:200:1~1000:2500:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:15ml~1g:20ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:15ml~1g:20ml。
进一步的，所用吡咯与三氯化铁的摩尔比为1:2；吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:200:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:15ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:15ml。
进一步的，所用吡咯溶液的摩尔浓度为1mol/L；三氯化铁溶液的摩尔浓度为1.5mol/L；所述苯磺酸钠溶液的摩尔浓度为0.001mol/L。
优选的，步骤（1）真空干燥箱中的干燥时间为24 h。
优选的，步骤（5）苯磺酸钠的投加的时间为：在步骤（4）摇床时间段的2—6小时之间投加苯磺酸钠固体。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
（1）利用掺杂共轭电子体系结构，提升聚吡咯的稳定性和导电性能。
由于苯环、萘环等共轭电子体系结构有利于电子的传导，且较大的掺杂阴离子（十二烷基苯磺酸钠）体积导致聚吡咯分子链间相互分离程度增大，载流子的链间跳跃受阻，故导电性降低。因此，在制备聚吡咯的过程中，使用苯磺酸钠作表面活性剂有利于制备得到导电性能相对较好且表面分布均匀的聚吡咯产物，且不会对活性炭孔径造成大的堵塞。
在碱溶液中聚吡咯的共轭结构会受损。掺杂阴离子表面活性剂（苯磺酸钠）会使其结构更紧密，在很大程度上可以阻碍掺杂离子的离去和抵抗酸碱的渗透，使聚吡咯具有较好的稳定性，从而提高其电导率和电化学活性。
（2）减缓空气氧化，延长聚吡咯产物导电性能。
聚吡咯薄膜含有多种阴阳离子，在氧气存在的条件下，聚吡咯膜的氧浓度差会在聚吡咯表面形成多种原电池，产生氢氧根离子，聚吡咯被氢氧根攻击之后形成羰基，聚吡咯导电性消失，离子交换能力也消失。由于改性过程中空气中的氧气容易干扰聚吡咯的导电性，且在自然条件下聚吡咯容易失去导电性。只掺杂氯离子会使阴阳离子之间接触紧密，会促进原电池的形成。掺杂苯磺酸钠后会使阴阳离子之间；间隔较大，不利于原电池的形成，会延长聚吡咯的使用寿命。
因此掺杂苯磺酸钠后对聚吡咯的抗氧化能力也会起到一定作用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
活性炭的投加对比量：
一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，1mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：（固液比1g:20ml以及1g:20ml两种）
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，1.5mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床时间12小时。
（5）苯磺酸钠的投加：
称量一定量的苯磺酸钠，在（4）摇床12小时的时间段中投加0.00005mol的苯磺酸钠固体，配置成0.001mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测。
当活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:10ml时改性的活性炭，可将400mg/L 的硫酸盐降至340mg/L左右；当活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:20ml时改性的活性炭，可将400mg/L 的硫酸盐降至300mg/L左右。
实施例2
苯磺酸钠投加剂量对比：
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，1mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，1.5mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床8小时。
（5）苯磺酸钠的投加：
称取0.00005mol的苯磺酸钠，在步骤（4）摇床0—8小时的时间段中投加0.0005mol的苯磺酸钠，配置成0.001mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭、0.2g未改性的活性炭以及0.2g未加苯磺酸钠改性活性炭分别于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测。
经对比，未改性活性炭可将400mg/L硫酸盐降至360mg/L左右；未加苯磺酸钠改性活性炭时硫酸盐可将400mg/L硫酸盐降至310mg/L左右；在三氯化铁氧化期间加入50ml，0.001 mol/L的苯磺酸钠改性后的活性炭可以将400mg/L的硫酸盐降到280mg/L左右，明显提高吸附效果。
实施例3
苯磺酸钠的投加时间对比：
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，1mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，1.5mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床8小时。
（5）苯磺酸钠的投加：（分别在步骤（4）摇床2—6小时投加、摇床之前、摇床8h之后投加）
称取0.00005mol的苯磺酸钠，投加0.00005mol的苯磺酸钠，配置成0.001mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测。
当在溶解吡咯的时候（即步骤（4）摇床之前）投加苯磺酸钠改性活性炭,将400mg/L的硫酸盐降至380mg/L；当三氯化铁（无水）氧化8h之后（即步骤（4）摇床时间8小时之后）投加苯磺酸钠，可将400mg/L硫酸盐降至320mg/L；当无水三氯化铁氧化2—6小时（即步骤（4）摇床时间2—6小时之间）投加苯磺酸钠，可将400mg/L硫酸盐降至270mg/L左右。
实施例4
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，2mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，6mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床8小时。
（5）苯磺酸钠的投加：（分别在步骤（4）摇床2—6小时投加、摇床之前、摇床8h之后投加）
称取0.001mol的苯磺酸钠，在步骤（4）摇床时间2—6小时之间投加0.001mol的苯磺酸钠，配置成0.02mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测，检测得可将400mg/L硫酸盐降至390mg/L左右。
实施例5
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，1mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，3mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床8小时。
（5）苯磺酸钠的投加：（分别在步骤（4）摇床2—6小时投加、摇床之前、摇床8h之后投加）
称取0.00005 mol的苯磺酸钠，在步骤（4）摇床时间2—6小时之间投加0.00005mol的苯磺酸钠，配置成0.001mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测，检测得可将400mg/L硫酸盐降至300mg/L左右。
实施例6
（1）活性炭的预处理：
选取一定量10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重（干燥 24 h），然后真空干燥储存、备用。
（2）吡咯溶液的配置：
取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯（保鲜膜密封），配置50ml，2mol/L的吡咯溶液。
（3）吡咯附着活性炭：
将2.5g，10—20目的颗粒活性炭和步骤（2）中的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封。摇床12小时。结束后，将密封瓶里面的液体倒掉。
（4）六水三氯化铁的投加：
称取一定量的六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置50ml，3mol/L 的三氯化铁溶液。将容量瓶中的三氯化铁加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床8小时。
（5）苯磺酸钠的投加：（分别在步骤（4）摇床2—6小时投加、摇床之前、摇床8h之后投加）
称取0.001 mol的苯磺酸钠，在步骤（4）摇床时间2—6小时之间投加0.001mol的苯磺酸钠，配置成0.02mol/L的苯磺酸钠溶液。
投加完苯磺酸钠后，继续摇床震荡，至总的震荡时间一致8h。
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：
摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）、（5）中改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用（去离子水—无水乙醇—去离子水）的顺序冲洗多次。将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h。
（7）氮气密封干燥保存：
将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
（8）硫酸盐的吸附：
取0.2g上述改性后的活性炭于100ml密封瓶中，取50ml,400mg/L的硫酸钠于密封瓶中。摇床12h，经预处理后，离子色谱检测，检测得可将400mg/L硫酸盐降至380mg/L左右。
经过试验证明：
（1）将苯磺酸钠（低剂量、高剂量）与吡咯混合，然后再三氯化铁(六水)氧化。掺杂后的改性活性炭表面呈金属光泽，吸附效果都不如未改性活性炭。因为苯磺酸钠作为无机阴离子会先与吡咯结合占据氯离子的位点，造成离子交换能力下降。
（2）在六水三氯化铁氧化期间（0—8h），投加高剂量（高剂量摩尔比为（吡咯：三氯化铁（六水）：苯磺酸钠=10:10:1））苯磺酸钠改性活性炭，掺杂后的改性活性炭表面呈金属光泽，但吸附效果不如未改性活性炭，因为苯磺酸钠投加量过大，造成活性炭堵塞且氯离子掺杂量减少，吸附效果明显下降。
（3）六水在三氯化铁氧化期间（0—8h），投加低剂量（低剂量摩尔比为（吡咯：三氯化铁（六水）：苯磺酸钠=1000:3000:1））苯磺酸钠改性活性炭，掺杂后的改性活性炭表面金属光泽不明显，但吸附效果明显增强。此时的苯磺酸钠发挥了掺杂的作用，起到了掺杂芳香磺酸盐阴离子的效果。
（4）在六水三氯化铁氧化后（8h以后），投加低剂量（低剂量摩尔比为（吡咯：六水三氯化铁：苯磺酸钠=1000:3000:1））的苯磺酸钠，掺杂后的改性活性炭表面金属光泽不明显，吸附效果未得到提高。因为此时氯离子已经占据了正电荷位点，苯磺酸钠无法发挥作用。
说明：
（1）本发明超声溶解吡咯时采用保鲜膜密封，防止空气中的氧气干扰。
（2）本发明所采用超声水浴溶解吡咯，超声条件下吡咯的溶解效果相对于转子更好。
（3）本发明所采用的氧化剂为六水三氯化铁，六水三氯化铁氧化能力相对无水氯化铁弱些，因为苯磺酸钠不宜与强氧化剂接触。
（4）本发明所制备的改性活性炭，在最后清洗吡咯单体及其它杂物时采用无水乙醇，因为无水乙醇可以作为吡咯聚合的终止剂。
（5）本发明所制备的改性活性炭，真空干燥活性炭的温度采用50—55℃，防止温度过高破坏改性活性炭的化学结构。压力为-0.08~-0.1MPa，防止真空干燥箱中的氧气干扰太大，造成改性活性炭的性能下降。
（6）本发明所采用的六水三氯化铁氧化时间应达到8—12h，此时间段六水三氯化铁发挥了氧化吡咯为聚吡咯的作用及氯离子的掺杂作用，12h以后六水三氯化铁不再起到作用。

Claims (7)

1.一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）选取10—20目的椰壳/果壳颗粒活性炭，将颗粒活性炭用超纯水冲洗多次后，50℃—55℃真空干燥箱中干燥至恒重，然后真空干燥储存、备用；
（2）吡咯溶液的配置：取吡咯单体于烧杯中，加去离子水、超声水浴溶解吡咯，保鲜膜密封；
（3）吡咯附着活性炭：将步骤（1）中真空干燥储存的颗粒活性炭和步骤（2）中定容的吡咯液体至密封瓶里面，充氮气密封，然后摇床时间12小时，结束后，将密封瓶里面的液体倒掉；
（4）六水三氯化铁的投加：称取六水三氯化铁于烧杯中，加入去离子水溶解，常温、超声20min后，配置三氯化铁溶液；将配置好的三氯化铁溶液加入步骤（3）倒掉液体后的密封瓶中，充氮气密封，摇床时间8-12小时；
（5）苯磺酸钠的投加：称量苯磺酸钠，在步骤（4）摇床时间段中间投加苯磺酸钠固体；
（6）清洗、真空干燥改性后的活性炭：摇床时间结束后，将滤纸放入漏斗，将步骤（4）和（5）过程中的上层液去掉，将改性好的活性炭取出放入漏斗中，采用去离子水—无水乙醇—去离子水的顺序冲洗多次，将冲洗好的改性活性炭放入真空干燥箱中真空干燥24h；
（7）氮气密封干燥保存：将步骤（6）中真空干燥后的改性活性炭放入密封瓶中充氮气0-4℃、黑暗封存。
2.根据权利要求1所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，吡咯溶液的摩尔浓度为1-2mol/L；三氯化铁溶液的摩尔浓度为1.5-6mol/L；所用吡咯：三氯化铁的摩尔比为1:1.5~1:3；所述苯磺酸钠溶液的摩尔浓度为0.001-0.02mol/L，吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:150:1~1000:3000:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:10ml~1g:20ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:10ml~1g:20ml。
3.根据权利要求2所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，所用吡咯与三氯化铁的摩尔比为1:2~1:2.5；吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:200:1~1000:2500:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:15ml~1g:20ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:15ml~1g:20ml。
4.根据权利要求2所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，所用吡咯与三氯化铁的摩尔比为1:2；吡咯：三氯化铁：苯磺酸钠的摩尔比为100:200:1；活性炭与吡咯溶液的固液比为1g:15ml；活性炭与三氯化铁溶液的固液比为1g:15ml。
5.根据权利要求2所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，所用吡咯溶液的摩尔浓度为1mol/L；三氯化铁溶液的摩尔浓度为1.5mol/L；所述苯磺酸钠溶液的摩尔浓度为0.001mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（1）真空干燥箱中的干燥时间为24 h。
7.根据权利要求1所述的一种聚吡咯改性活性炭的制备方法，其特征在于，步骤（5）苯磺酸钠的投加的时间为：在步骤（4）摇床时间段的2—6小时之间投加苯磺酸钠固体。
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