CN106395820A - 一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料及其制备方法 - Google Patents

一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料及其制备方法，所述负载壳聚糖的泡沫活性炭材料由以下重量份数的5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份发泡剂、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引发剂、1份～3份活性炭、0.2份～0.4份交联剂制成。制备步骤包括称量、混合、发泡、固化等步骤。本发明提供的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料具有非常好的吸附能力高，过滤效果好，且具有超强的抑菌效果，使用寿命长，且制备方法简单，适合大规模生产。

Description

一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及活性炭材料技术领域，尤其涉及一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料及其制备方法。
背景技术
活性炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的多孔碳质吸附材料，因其具有吸附能力强、物理化学稳定性好、力学强度高、失效后再生等特点，而被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生、环境保护等诸多领域，为社会的发展及人民生活质量的提高作出了巨大贡献，从最初发现木炭的吸附脱色作用到活性炭实现工业化工艺生产以及活性炭产品的多元化发展己经历了漫长的发展史。而泡沫活性炭是由孔泡和相互连结的孔泡壁组成的具有三维网状结构的多孔材料，这种独特的结构特征使其具有低密度、高比强度等特点，是一种轻质多孔性材料。
从现有技术文献看，目前泡沫活性炭存在的主要问题是多以石油基原料为前驱体，加工工序复杂，制作成本高且泡沫活性炭难以降解，环境污染大，另外，只具有吸附功能，不能抑制病菌繁殖，功能较为单一。因此，研制一种孔径均匀、形状各异、结构缺陷少且对环境无污染，具有复合功能的泡沫活性炭复合材料迫在眉睫。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料，具有非常好的吸附能力，对甲基蓝吸附率高，过滤效果好，抑菌效果好，使用寿命长。
本发明的另一个目的是提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，制备方法简单，适合大规模生产。
本发明的目的通过以下方案实现：
本发明提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：它是按以下步骤制备：
(1)称量：按重量份数称取5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份发泡剂、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引发剂、1份～3份活性炭、1份～2份改性壳聚糖、0.2份～0.4份交联剂；
(2)混合：首先将5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、1份～3份活性炭、0.2份～0.4份交联剂、1份～2份改性壳聚糖加入到1号模具中，搅拌均匀，得到混合料；
(3)发泡：将混合料加入到2号模具中，再加入2份～3.5份发泡剂、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引发剂，搅拌至有气泡产生，静置发泡24h～48h，得到发泡后的混合物；
(4)固化：将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室温下固化30min～60min，然后在60℃～120℃下固化2～6h，得到活性炭/密胺树脂/壳聚糖三元泡沫活性炭材料。
优选地，步骤(1)中所述的活性炭由秸秆活化制成。
优选地，步骤(1)中所述的所述交联剂为戊二醛、三聚磷酸钠或京尼平。
优选地，步骤(1)中所述的改性壳聚糖为脱乙酰壳聚糖。
优选地，步骤(1)中所述的引发剂为油酸钾或辛酸钾。
优选地，步骤(1)中所述的发泡剂为戊烷、环戊烷、正戊烷、异戊烷和卤代烷烃中的一种或其中两种的混合物。
进一步优选地，所述的发泡剂为环戊烷和卤代烷烃的一种或其中两种的混合物。
进一步优选地，所述的发泡剂为卤代烷烃。
进一步优选地，所述的发泡剂为3-氯代戊烷。
本发明提供的一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料，通过上述任意一种方法制备。
本发明的有益效果是：本发明制备的泡沫活性炭材料的结构、成分和性能比较均匀，平均孔径为2nm～3nm，网格较粗，而且可以加工成任何形态，对污染物的分离效率达到90％以上，尤其是对甲基蓝，吸附能力可达95mg/g，不易引起堵塞；另外，该泡沫活性炭材料还具有超强的抑菌性能，抑菌率均在92％以上，对两种菌的抑制率甚至接近100％。
具体实施方案
实施例1：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，按以下步骤制备：
(1)称量：按重量份数称取5份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、2份3-氯代戊烷、0.1份硅油、0.1份油酸钾、1份活性炭、0.2份戊二醛；
所述活性炭由麦秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
(2)混合：首先将5份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、1份活性炭、0.2份戊二醛加入到1号模具中，搅拌均匀，得到混合料；
(3)发泡：将混合料加入到2号模具中，再加入2份3-氯代戊烷、0.1份硅油、0.1份油酸钾，搅拌至有气泡产生，静置发泡48h，得到发泡后的混合物；
(4)固化：将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室温下固化30min，然后在60℃下固化6h，得到活性炭/密胺树脂/壳聚糖三元泡沫活性炭材料。
实施例2：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，按以下步骤制备：
(1)称量：按重量份数称取10份三聚氰胺、20份37％甲醛溶液、3份3-氯代戊烷、0.15份硅油、0.12份油酸钾、2份活性炭、0.3份戊二醛；
所述活性炭由麦秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
(2)混合：首先将10份三聚氰胺、20份37％甲醛溶液、2份活性炭、0.3份戊二醛加入到1号模具中，搅拌均匀，得到混合料；
(3)发泡：将混合料加入到2号模具中，再加入3份3-氯代戊烷、0.15份硅油、0.12份油酸钾，搅拌至有气泡产生，静置发泡36h，得到发泡后的混合物；
(4)固化：将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室温下固化45min，然后在80℃下固化4h，得到活性炭/密胺树脂/壳聚糖三元泡沫活性炭材料。
实施例3：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，按以下步骤制备：
(1)称量：按重量份数称取15份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、3.5份3-氯代戊烷、0.2份硅油、0.15份油酸钾、3份活性炭、0.4份戊二醛；
所述活性炭由麦秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
(2)混合：首先将15份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、3份活性炭、0.4份戊二醛加入到1号模具中，搅拌均匀，得到混合料；
(3)发泡：将混合料加入到2号模具中，再加入3.5份3-氯代戊烷、0.2份硅油、0.15份油酸钾，搅拌至有气泡产生，静置发泡24h，得到发泡后的混合物；
(4)固化：将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室温下固化60min，然后在120℃下固化2h，得到活性炭/密胺树脂/壳聚糖三元泡沫活性炭材料。
实施例4：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例1的不同点是：所述油酸钾替换为辛酸钾。
实施例5：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述油酸钾替换为辛酸钾。
实施例6：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例3的不同点是：所述油酸钾替换为辛酸钾。
实施例7：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例1的不同点是：所述活性炭由稻秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例8：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述活性炭由稻秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例9：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例3的不同点是：所述活性炭由稻秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例10：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例1的不同点是：所述活性炭由玉米秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例11：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述活性炭由玉米秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例12：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例3的不同点是：所述活性炭由玉米秆去污、洗净、干燥、粉碎、活化制成。
实施例13：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述发泡剂为戊烷和正戊烷的混合物。
实施例14：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述发泡剂为环戊烷和异戊烷的混合物。
实施例15：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述戊二醛由三聚磷酸钠替代。
实施例16：本实施例提供一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料制备方法，与实施例2的不同点是：所述戊二醛由京尼平替代。
采用下述试验验证本发明效果：
试验例：
将上述实施例1～16制得的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料进行性能测试，测定其孔径、吸附能力、抗菌性能见下表。
表1
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：它是按以下步骤制备：
(1)称量：按重量份数称取5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份发泡剂、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引发剂、1份～3份活性炭、1份～2份改性壳聚糖、0.2份～0.4份交联剂；
(2)混合：首先将5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、1份～3份活性炭、0.2份～0.4份交联剂、1份～2份改性壳聚糖加入到1号模具中，搅拌均匀，得到混合料；
(3)发泡：将混合料加入到2号模具中，再加入2份～3.5份发泡剂、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引发剂，搅拌至有气泡产生，静置发泡24h～48h，得到发泡后的混合物；
(4)固化：将发泡后的混合物加入到3号模具中，在室温下固化30min～60min，然后在60℃～120℃下固化2～6h，得到活性炭/密胺树脂/壳聚糖三元泡沫活性炭材料。
2.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的活性炭由秸秆活化制成。
3.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的所述交联剂为戊二醛、三聚磷酸钠或京尼平。
4.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的改性壳聚糖为脱乙酰壳聚糖。
5.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的引发剂为油酸钾或辛酸钾。
6.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的发泡剂为戊烷、环戊烷、正戊烷、异戊烷和卤代烷烃中的一种或其中两种的混合物。
7.根据权利要求6所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为环戊烷和卤代烷烃的一种或其中两种的混合物。
8.根据权利要求7所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为卤代烷烃。
9.根据权利要求1所述的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料的制备方法，其特征在于：所述的发泡剂为3-氯代戊烷。
10.根据权利要求1～9任意一项所述方法制备的负载壳聚糖的泡沫活性炭材料。
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