CN102107134A - 负载离子液体活性炭及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明涉及一种负载离子液体活性炭及其制备方法和应用，该活性炭以椰壳炭为原料，采用浸渍法制得负载离子液体活性炭，该浸渍液主要是由离子液体和乙醇组成的混合溶液，其体积比为：1:2~1:10。该发明的制备方法简单，制备的活性炭具有比原活性炭更高的吸附容量、更快的吸附效率，可以有效的降低吸附炭耗和使用费用，在一定程度上缓解我国炭品种及数量紧缺问题。

Description

负载离子液体活性炭及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于活性炭领域，更具体涉及一种负载离子液体活性炭及其制备方法和应用。 
背景技术
 活性炭因孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、灰分含量低、化学性质(耐酸、耐碱、耐热)稳定、机械强度高、不溶于水和有机溶剂、可再生重复利用等优点，被广泛用于治理水体、空气、土壤等环境中有机、无机、细菌及尘埃等污染物。但由于活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭，制约我国活性炭行业迈向更高层次的应用。将活性炭改性处理，研制出能够对污染物进行高效、深度净化的功能活性炭，是降低活性炭使用成本、扩大其使用范围、提高其利用效率的有效途径，是活性炭行业未来发展的方向。
离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。其发展历史可以追溯到1914年，它一般由有机阳离子和无机阴离子组成，与典型的有机溶剂不一样，离子液体一般不会成为蒸汽，所以在化学实验过程中不会产生对大气造成污染的有害气体，而且使用方便。更能引起化学家感兴趣的是，离子液体可以反复多次使用。此外，用离子液体做催化剂还可加速化学反应的过程。英国石油公司化学家莫兰说，如果英国石油公司在化工生产过程中采用离子液体，则可减少使用挥发性大的有机溶剂，降低对环境的污染，减少废物的产生。
挥发性有机污染物主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等；而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。在室内装饰过程中，VOC主要来自油漆、涂料和胶粘剂。当居室中挥发性有机污染物的浓度超过一定量时，在短时间内人们就会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力的症状；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。可对人体的肝脏、肾脏、大脑和神经***产生较大的危害。居室内挥发性有机污染物近年来已引起各国重视。 
发明内容
为了有效的解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种负载离子液体活性炭，以及该活性炭的制备方法和应用。该发明的制备方法简单，制备的活性炭具有比原活性炭更高的吸附容量、更快的吸附效率，可以有效的降低吸附炭耗和使用费用，在一定程度上缓解我国炭品种及数量紧缺问题。
本发明是通过如下技术方案实施的：
一种负载离子液体活性炭，以椰壳炭为原料，采用浸渍法制得负载离子液体活性炭，该浸渍液主要是由离子液体和乙醇组成的混合溶液，其体积比为：1: 2~1:10。
所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的任意一种或几种。
该负载离子液体活性炭制备方法的具体步骤为：
1) 将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在100-120℃下烘干至恒中，待用；
2) 按所述体积比配制离子液体/乙醇的混合溶液 ；
3) 将椰壳炭与步骤2）配制好的离子液体/乙醇混合溶液混合，在搅拌下浸渍10-120min后，在100-120℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭。
所述的负载离子活性炭上离子液体的负载量为1.5-3.5%。
所述的活性炭应用于吸附挥发性有机污染物。
本发明的优点为：
1）本发明制备的产品与传统活性炭相比，对吸附挥发性有机污染物具有吸附容量大，吸附效率高的特点，该技术是一种环境友好型的技术。
2）该活性炭在实际利用中可一定程度上降低吸炭耗和使用费用。
具体实施方式
一种负载离子液体活性炭，以椰壳炭为原料，采用浸渍法制得负载离子液体活性炭，该浸渍液主要是由离子液体和乙醇组成的混合溶液，其体积比为：1: 2~1: 10。
所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的任意一种或几种。
该负载离子液体活性炭制备方法的具体步骤为：
1) 将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在100-120℃下烘干至恒中，待用；
2) 按所述体积比配制离子液体/乙醇的混合溶液 ；
3) 将椰壳炭与步骤2）配制好的离子液体/乙醇混合溶液混合，在搅拌下浸渍10-120min后，在100-120℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭。
所述的负载离子活性炭上离子液体的负载量为1.5-3. 5%。
所述的活性炭应用于吸附挥发性有机污染物。所述的活性碳可应用于吸附挥发性有机污染物，更进一步说，对甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氯乙烯等挥发性有机污染物有较高的吸附效果。
实施例1  
将椰壳炭经酸洗、水清洗至中性，在100℃下烘干至恒中，待用。称取5g准备好的椰壳炭装入锥形瓶中，加入100ml已配制好的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐/乙醇(体积比为1:5)混合溶液，在磁力搅拌下浸渍20min，取出置于烘箱105℃下洪干至恒重，该离子液体负载量为2.1%。制得离子液体负载活性炭，在动态吸附试验中其对甲醛的吸附量为10.5mg/g，相同条件下未负载离子液体的AC对甲醛的吸附量为7.8 mg/g，吸附平衡时间缩缩短43%。
实施例2
将椰壳炭经酸洗、水清洗至中性，在120℃下烘干至恒中，待用。称取5g准备好的椰壳炭装入锥形瓶中，加入100ml已配制好的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐/乙醇(体积比为1:6)混合溶液，在磁力搅拌下浸渍40min，取出置于烘箱100℃下洪干至恒重，该计算离子液体负载为2.8%，制得离子液体负载活性炭。在动态吸附试验中其对甲醛的吸附量为9.9mg/g，相同条件下未负载离子液体的AC对甲醛的吸附量为7.8 mg/g，吸附平衡时间缩短52%。
实施例3 
将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在105℃下烘干至恒中，待用；称取5g准备好的椰壳炭加入100ml已配制好的离子液体1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐/乙醇(体积比为1:2)混合溶液；在搅拌下浸渍10min后，在120℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭，该活性炭上离子液体的负载量为1.5%。该制备出来的活性炭可用于对苯、甲苯等有机污染物进行吸附。
实施例4
将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在110℃下烘干至恒中，待用；称取5g准备好的椰壳炭加入100ml已配制好的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐/乙醇(体积比为1:8)混合溶液；在搅拌下浸渍100min后，在105℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭，该活性炭上离子液体的负载量为3.5%。该制备出来的活性炭可用于对氯乙烯等有机污染物进行吸附。
实施例5
将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在110℃下烘干至恒中，待用；称取5g准备好的椰壳炭加入100ml已配制好的离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的混合溶液与乙醇(体积比为1:10)；在搅拌下浸渍120min后，在105℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭，该活性炭上离子液体的负载量为3.0%。该制备出来的活性炭可用于对二甲苯等有机污染物进行吸附。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (5)

1. 一种负载离子液体活性炭，其特征在于：所述活性炭以椰壳炭为原料，采用浸渍法制得负载离子液体活性炭，该浸渍液主要是由离子液体和乙醇组成的混合溶液，其体积比为：1: 2~1 : 10。
2. 根据权利要求1所述的一种负载离子液体活性炭，其特征在于：所述的离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐，1-己基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的任意一种或几种。
3.一种如权利要求1或2所述的负载离子液体活性炭的制备方法，其特征在于：所述制备方法的具体步骤为：
1) 将椰壳炭用酸洗、水洗至中性，在100-120℃下烘干至恒中，待用；
2) 按所述体积比配制离子液体/乙醇的混合溶液 ；
3) 将椰壳炭与步骤2）配制好的离子液体/乙醇混合溶液混合，在搅拌下浸渍10-120min后，在100-120℃下烘干至恒重，得到所述的负载离子液体活性炭。
4.根据权利要求1，2或3所述的一种负载离子液体活性炭，其特征在于：所述的负载离子活性炭上离子液体的负载量为1.5-3.5%。
5. 一种如权利要求1所述的负载离子液体活性炭的应用以及如权利要求3所述的制备方法制备的活性炭的应用，其特征在于：所述的活性炭应用于吸附挥发性有机污染物。
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