CN103991872A - 一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法 - Google Patents

一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于材料制备领域，特别是涉及一种低温制备高含氧官能团活性炭的方法，该方法以磷酸为活化剂，所用的有机醇/酸为葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸或酒石酸，该方法将有机醇/酸粉末按质量比1：1～1：3比例与磷酸溶液混合，再置于马弗炉中，在250℃～350℃下炭化活化后，进行洗涤、烘干。该方法工艺简单，能耗低，制备的活性炭表面含氧量高，对Ni(II)、Cd(II)、Pb(II)、Cu(II)、Cr(VI)等重金属的吸附性能强。

Description

一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法
一、技术领域
本发明属于材料制备领域，特别是涉及一种低温制备高含氧官能团活性炭的方法。
二、背景技术
活性炭是一种常用的多孔吸附剂、催化剂和催化剂载体，广泛应用于石油、化工、食品、医药、轻工、环保、国防领域等。制造活性炭的原料有多种，常用的包括木料、果壳、农作物秸秆、废旧塑料、合成树脂、橡胶等。由于这些原材料均为由有机分子多聚体构成，为了达到良好的浸渍效果和制备出高性能的活性炭，这类活性炭制备需要较长的浸渍时间和较高的活化温度。常规的化学活化方法采用的活化剂主要为磷酸、氢氧化钾和氯化锌。这些活化法需要的浸渍时间常需要8至24小时，氯化锌和磷酸活化法需要的活化温度至少为450℃，氢氧化钾和氢氧化钠活化法的活化温度多为700℃以上。因此，以这些原料制备活性炭需要的时间较长、能耗较高。
有机醇/酸(如：葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸、酒石酸等)易溶于酸、碱和其它无机盐溶液，所以它们极易与活化剂溶液混合；它们为单分子有机物，在活化剂催化作用下，即可实现低温碳化。有机醇/酸含有多羟基/羧基官能团，因此以它们为原料制备出的活性炭具有丰富的含氧官能团。经检索目前还没有关于利用有机醇/酸为原料低温制备活性炭的方法。由于磷酸活化法具有更好的环境效益和更高的化学试剂回收率，常被采用。因此，本发明提供一种磷酸活化法低温制备有机醇酸基活性炭方法。
三、发明内容
本发明的目的是提供一种以有机醇/酸为原料、磷酸为活化剂，低温制备高含氧官能团活性炭的工艺。
本发明的磷酸活化低温制备有机醇/酸基活性炭制备方法，以磷酸为活化剂，所用的有机醇/酸为葡萄糖、季戊四醇、柠檬酸或酒石酸，制备工艺如下：
(1)将有机醇/酸粉末按质量比1：1～1：3比例与磷酸溶液混合；
(2)将上述样品置于马弗炉中，在250℃～350℃下炭化活化30～90分钟，关闭电源后在炉内焖1.5～3小时；
(3)将样品取出，用去离子水洗涤至pH＝6.5～7.0，再过滤、烘干，即制得高含氧官能团活性炭。
本发明针对现有原料制备活性炭存在的成本高、耗时长等不足，提供一种低温制备活性炭制备方法，具有以下优点：(1)有机醇/酸易获得、价廉；(2)此工艺简单，易操作；(3)活化温度低，能耗低；(4)制备的活性炭，表面含氧量很高；(5)对Ni(II)、Cd(II)、Pb(II)、Cu(II)、Cr(VI)等重金属的吸附性能强。本发明制得的活性炭表面含氧官能团量与传统木质纤维素(玉米、小麦秸秆)磷酸法制备的活性炭相比，对重金属的吸附性能显著提高，如对Ni(II)去除率提高25％左右，Cd(II)去除率提高20％左右，Pb(II)去除率提高35％左右，可有效的去除有害污染物。
四、具体实施方式
实施例1
将季戊四醇粉末以质量比1：1与磷酸混合；然后将上述样品置于马弗炉中，250℃下炭化活化1小时；关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出；再用去离子水洗涤至pH＝6.5～7.0，过滤，烘干，即制得高含氧官能团活性炭。
实施例2
将酒石酸粉末以质量比1：2.5与磷酸混合；然后将上述样品置于马弗炉中，350℃下炭化活化30分钟；关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出；再用去离子水洗涤至pH＝6.5～7.0，过滤，烘干，即制得高含氧官能团活性炭。
实施例3
将葡萄糖粉末以质量比1：2与磷酸混合；然后将上述样品置于马弗炉中，300℃下炭化活化40分钟；关闭电源后在炉内焖1.5小时后取出；再用去离子水洗涤至pH＝6.5～7.0，过滤，烘干，即制得高含氧官能团活性炭。

Claims (2)

1.一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法，其特征在于该方法以磷酸为活化剂，所用的有机醇/酸为季戊四醇，其制备工艺如下：
(1)将有季戊四醇粉末按质量比1：1～1：3比例与磷酸溶液混合；
(2)将上述混合好的样品置于马弗炉中，在250℃～350℃下炭化活化30～90分钟，关闭电源后在炉内焖1.5～3小时；
(3)将炭化活化后的样品取出，用去离子水洗涤至pH＝6.5～7.0，再过滤、烘干，即制得高含氧官能团活性炭。
2.根据权利要求1所述的一种有机醇/酸低温制备高含氧官能团活性炭的方法，其特征在于所用的有机醇/酸还可为葡萄糖、柠檬酸或酒石酸。
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