一种改性活性炭吸附剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种改性活性炭吸附剂，其原料包括活性炭、次氯酸钠溶液、氯酸钠、过氧化氢溶液、过硼酸钠以及2‑咪唑烷酮溶液，一种改性活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：活性炭的制备、活性炭的预处理、改性剂的制备以及改性活性炭的制备。本发明的活性炭经氧化剂和亲核加成剂改性后，使得氧化剂与甲醛发生的氧化还原反应、亲核加成剂与甲醛发生的加成反应等化学反应与活性炭的物理吸附有机结合，从而提高了甲醛的净化效果，活性炭表现出很高的甲醛快速净化效率，复合改性工艺对甲醛快速净化和长效净化效果好，制得的改性活性炭既安全又高效。

说明书

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，更具体地说，尤其涉及一种改性活性炭吸附剂。同时，本发明还涉及一种改性活性炭吸附剂的制备方法。

背景技术

甲醛被世界卫生组织列入一级致癌物，是室内空气中主要污染物之一。研发既安全又高效的甲醛净化材料和技术极其重要。常见净化甲醛的方法主要有自然通风法、绿植净化法、物理吸附法、化学反应法以及光催化氧化法等。自然通风法受到大气空气质量和通风条件的制约；绿植净化法速度很慢；化学反应法面临化学试剂的安全性问题；光催化氧化法因可见光利用效率较低，且存在对家具等的破坏作用，应用受到限制；物理吸附法因其使用方便、成本较低成为广泛应用的空气净化方法。活性炭因其多孔性而具有巨大的比表面积，表现出良好的吸附净化甲醛性能。但活性炭吸附一般都是物理吸附，吸附作用力较弱，常会出现吸附的甲醛再次脱附的现象，造成空气的二次污染，还存在吸附易饱和、长效性差等缺陷。

活性炭改性方法目前主要有氧化改性、酸碱改性等。这些改性方法通常需要高温处理，工艺较为复杂，大规模生产难度较大，改性效果较差。

为此，我们提出一种采用能有效净化甲醛的氧化剂和亲核加成剂对活性炭进行分步浸渍复合改性，获得一种既安全又高效的改性活性炭吸附剂及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性活性炭吸附剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种改性活性炭吸附剂，其原料按重量份如下：活性炭100份、次氯酸钠溶液10-20份、氯酸钠10-20份、过氧化氢溶液10-20份、过硼酸钠10-20份以及2-咪唑烷酮溶液40-80份；

优选的，所述活性炭为椰壳活性炭、煤质活性炭的一种或椰壳活性炭和煤质活性炭的混合物。

优选的，所述过氧化氢溶液为30％的过氧化氢溶液。

一种改性活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、活性炭的制备：

(1)椰壳活性炭的制备：将破碎以及干燥后的椰壳颗粒作为原料，然后将800-1500份的磷酸、0.8-2.0份的丙酮、0.8-2.0份的氯矾以及1.5-3.0份的重油化工原料进行混合制得辅料混合液；接着将制得的原料加入制得的辅料混合液中搅拌均匀，得到均匀混合液，最后将制得的均匀混合液进行炭活化处理、漂洗、干燥制得椰壳活性炭；

(2)煤质活性炭的制备：以混合煤种为原料对其进行磨粉制得粉料，将制得的粉料加入干法辊式压块机中压至成块状的压块料，然后将制得的压块料投入炭化炉进行炭化制得炭化料，接着将炭化料在水蒸汽气氛中于950-1000℃温度下进行活化制得活化料，最后将制得的活化料依次进行破碎、洗涤，得到煤质活性炭；

S2、活性炭的预处理：将步骤S1中制得的椰壳活性炭以及煤质活性炭分别置于干燥箱中进行干燥，干燥后置于干燥器中备用；

S3、改性剂的制备：以0.5mol·L

S4、改性活性炭的制备：取质量分数2.0％的2-咪唑烷酮溶液搅拌器中，然后加入步骤S2中预处理后的活性炭，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，制得亲核加成剂改性后的活性炭，将步骤S2中0.5mol·L

优选的，所述步骤S1中混合煤种磨粉后的粉料的粒径小于45μm。

优选的，所述步骤S1中对于活化破碎后的活化料的洗涤包括依次进行的碱洗、水洗、酸洗和水蒸汽加热洗涤。

优选的，所述步骤S2中干燥箱对于椰壳活性炭以及煤质活性炭的干燥温度为240℃，干燥时间为24-36小时。

优选的，所述步骤S4中制亲核加成剂改性活性炭的搅拌时间为20-30min，浸渍时间为10-30min，烘干时间为24-36小时，且烘干温度为30℃。

优选的，所述步骤S4中加入氧化剂改性活性炭的搅拌时间为20-30min，浸渍时间为10-30min，烘干时间为24-36小时，且烘干温度为60℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的活性炭经氧化剂和亲核加成剂改性后，使得氧化剂与甲醛发生的氧化还原反应、亲核加成剂与甲醛发生的加成反应等化学反应与活性炭的物理吸附有机结合，从而提高了甲醛的净化效果，活性炭表现出很高的甲醛快速净化效率，复合改性工艺对甲醛快速净化和长效净化效果好，制得的改性活性炭既安全又高效。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种改性活性炭吸附剂，其原料按重量份如下：活性炭100份、次氯酸钠溶液10-20份、氯酸钠10-20份、过氧化氢溶液10-20份、过硼酸钠10-20份以及2-咪唑烷酮溶液40-80份；

优选的，所述活性炭为椰壳活性炭、煤质活性炭的一种或椰壳活性炭和煤质活性炭的混合物。

优选的，所述过氧化氢溶液为30％的过氧化氢溶液。

一种改性活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、活性炭的制备：

(1)椰壳活性炭的制备：将破碎以及干燥后的椰壳颗粒作为原料，然后将800-1500份的磷酸、0.8-2.0份的丙酮、0.8-2.0份的氯矾以及1.5-3.0份的重油化工原料进行混合制得辅料混合液；接着将制得的原料加入制得的辅料混合液中搅拌均匀，得到均匀混合液，最后将制得的均匀混合液进行炭活化处理、漂洗、干燥制得椰壳活性炭；

S2、活性炭的预处理：将步骤S1中制得的椰壳活性炭以及煤质活性炭分别置于干燥箱中进行干燥，干燥后置于干燥器中备用，干燥箱对于椰壳活性炭以及煤质活性炭的干燥温度为240℃，干燥时间为24-36小时；

S3、改性剂的制备：以0.5mol·L

S4、改性活性炭的制备：取质量分数2.0％的2-咪唑烷酮溶液搅拌器中，然后加入步骤S2中预处理后的活性炭，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，制得亲核加成剂改性后的活性炭，制亲核加成剂改性活性炭的搅拌时间为20-30min，浸渍时间为10-30min，烘干时间为24-36小时，且烘干温度为30℃，将步骤S2中0.5mol·L

实施例2

一种改性活性炭吸附剂，其原料按重量份如下：活性炭100份、次氯酸钠溶液10-20份、氯酸钠10-20份、过氧化氢溶液10-20份、过硼酸钠10-20份以及2-咪唑烷酮溶液40-80份；

优选的，所述活性炭为椰壳活性炭、煤质活性炭的一种或椰壳活性炭和煤质活性炭的混合物。

优选的，所述过氧化氢溶液为30％的过氧化氢溶液。

一种改性活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、活性炭的制备：

煤质活性炭的制备：以混合煤种为原料对其进行磨粉制得粉料，混合煤种磨粉后的粉料的粒径小于45μm，将制得的粉料加入干法辊式压块机中压至成块状的压块料，然后将制得的压块料投入炭化炉进行炭化制得炭化料，接着将炭化料在水蒸汽气氛中于950-1000℃温度下进行活化制得活化料，最后将制得的活化料依次进行破碎、洗涤，得到煤质活性炭，对于活化破碎后的活化料的洗涤包括依次进行的碱洗、水洗、酸洗和水蒸汽加热洗涤；

S2、活性炭的预处理：将步骤S1中制得的椰壳活性炭以及煤质活性炭分别置于干燥箱中进行干燥，干燥后置于干燥器中备用，干燥箱对于椰壳活性炭以及煤质活性炭的干燥温度为240℃，干燥时间为24-36小时；

S3、改性剂的制备：以0.5mol·L-1次氯酸钠溶液、0.5mol·L-1氯酸钠、0.5mol·L-1过氧化氢溶液5-10份、以及0.2mol·L-1过硼酸钠混合作为单独氧化剂，以质量分数为2.0％的2-咪唑烷酮溶液作为单独亲核加成剂，配置好备用；

S4、改性活性炭的制备：取质量分数2.0％的2-咪唑烷酮溶液搅拌器中，然后加入步骤S2中预处理后的活性炭，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，制得亲核加成剂改性后的活性炭，制亲核加成剂改性活性炭的搅拌时间为20-30min，浸渍时间为10-30min，烘干时间为24-36小时，且烘干温度为30℃，将步骤S2中0.5mol·L

实施例3

一种改性活性炭吸附剂，其原料按重量份如下：活性炭100份、次氯酸钠溶液10-20份、氯酸钠10-20份、过氧化氢溶液10-20份、过硼酸钠10-20份以及2-咪唑烷酮溶液40-80份；

优选的，所述活性炭为椰壳活性炭、煤质活性炭的一种或椰壳活性炭和煤质活性炭的混合物。

优选的，所述过氧化氢溶液为30％的过氧化氢溶液。

一种改性活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、活性炭的制备：

(1)椰壳活性炭的制备：将破碎以及干燥后的椰壳颗粒作为原料，然后将800-1500份的磷酸、0.8-2.0份的丙酮、0.8-2.0份的氯矾以及1.5-3.0份的重油化工原料进行混合制得辅料混合液；接着将制得的原料加入制得的辅料混合液中搅拌均匀，得到均匀混合液，最后将制得的均匀混合液进行炭活化处理、漂洗、干燥制得椰壳活性炭；

(2)煤质活性炭的制备：以混合煤种为原料对其进行磨粉制得粉料，混合煤种磨粉后的粉料的粒径小于45μm，将制得的粉料加入干法辊式压块机中压至成块状的压块料，然后将制得的压块料投入炭化炉进行炭化制得炭化料，接着将炭化料在水蒸汽气氛中于950-1000℃温度下进行活化制得活化料，最后将制得的活化料依次进行破碎、洗涤，得到煤质活性炭，对于活化破碎后的活化料的洗涤包括依次进行的碱洗、水洗、酸洗和水蒸汽加热洗涤；

S2、活性炭的预处理：将步骤S1中制得的椰壳活性炭以及煤质活性炭分别置于干燥箱中进行干燥，干燥后置于干燥器中备用，干燥箱对于椰壳活性炭以及煤质活性炭的干燥温度为240℃，干燥时间为24-36小时；

S3、改性剂的制备：以0.5mol·L-1次氯酸钠溶液、0.5mol·L-1氯酸钠、0.5mol·L-1过氧化氢溶液5-10份、以及0.2mol·L-1过硼酸钠混合作为单独氧化剂，以质量分数为2.0％的2-咪唑烷酮溶液作为单独亲核加成剂，配置好备用；

S4、改性活性炭的制备：取步骤S2中预处理后的活性炭，并且将椰壳活性炭以及煤质活性炭按照质量比为1：1进行混合备用，取质量分数2.0％的2-咪唑烷酮溶液搅拌器中，然后加入混合后的活性炭，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，制得亲核加成剂改性后的活性炭，制亲核加成剂改性活性炭的搅拌时间为20-30min，浸渍时间为10-30min，烘干时间为24-36小时，且烘干温度为30℃，将步骤S2中0.5mol·L

本发明的将2-咪唑烷酮溶液加入活性炭中，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，制得亲核加成剂改性后的活性炭，以次氯酸钠溶液、氯酸钠、过氧化氢溶液以及过硼酸钠混合液作为氧化剂加入亲核加成剂改性后的活性炭中，对活性炭进行搅拌、浸渍以及烘干后，得到先浸渍亲核加成剂后浸渍氧化剂的分步复合改性活性炭，活性炭经氧化剂和亲核加成剂改性后，使得氧化剂与甲醛发生的氧化还原反应、亲核加成剂与甲醛发生的加成反应等化学反应与活性炭的物理吸附有机结合，从而提高了甲醛的净化效果，活性炭表现出很高的甲醛快速净化效率，复合改性工艺对甲醛快速净化和长效净化效果好，制得的改性活性炭既安全又高效。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。