CN113244884A - 一种用于VOCs净化的改性活性碳及其制备方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性活性碳的制备方法，其步骤是：（1）将活性碳和活化剂混合，在惰性气体保护下，1000~1200℃反应1~2h；（2）反应后，用清水充分洗涤；（3）用改性剂1与洗涤后的活性碳混合后，在60~80℃条件下，充分混合，反应18~24h后，清水充分洗涤；（4）用改性剂2与经步骤（3）处理后的活性碳反应3~6h后，用清水充分洗涤；（5）烘干后，用醇溶液浸泡2~6h后，烘干即可；所述活化剂为碱，所述改性剂1为磷酸、过氧化物、过硫酸盐中的至少一种，所述改性剂2为有机溶液。该制备方法能够显著提高活性碳对VOCs的吸附效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机改性活性炭材料及其制备方法与应用，属于材料制备技术领域。。
背景技术
VOCs(volatile organic compounds)是在常温下，沸点50℃至260℃的各种有机化合物。在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。
通常分为非甲烷碳氢化合物(简称NMHCs)、含氧有机化合物、卤代烃、含氮有机化合物、含硫有机化合物等几大类。VOCs参与大气环境中臭氧和二次气溶胶的形成，其对区域性大气臭氧污染、PM2.5污染具有重要的影响。大多数VOCs具有令人不适的特殊气味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特别是苯、甲苯及甲醛等对人体健康会造成很大的伤害。VOCs是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物，主要来源于煤化工、石油化工、燃料涂料制造、溶剂制造与使用等过程。而吸附法是处理VOCs常用的技术手段。目前，已有的技术活性碳吸附手段吸附效率较低，不能满足响应需求。因此发明一种具有更加良好吸附效果的活性碳具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于VOCs净化的改性活性碳的制备方式，能够满足显著提高活性碳对VOCs的吸附效果。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种改性活性碳的制备方法，其步骤是：(1)将活性碳和活化剂混合，在惰性气体保护下，1000～1200℃反应1～2h；(2)反应后，用清水充分洗涤；(3)用改性剂1与洗涤后的活性碳混合后，在60～80℃条件下，充分混合，反应18～24h后，清水充分洗涤；(4)用改性剂2与经步骤(3)处理后的活性碳反应3～6h后，用清水充分洗涤；(5)烘干后，用醇溶液浸泡2～6h后，烘干即可；所述活化剂为碱，所述改性剂1为磷酸、过氧化物、过硫酸盐中的至少一种，所述改性剂2为有机溶液。
优选的，活化剂为KOH。
优选的，按质量比计，活性碳：活化剂的＝1：1～3。
优选的，改性剂1为磷酸、双氧水、过硫酸钠的混合物。
优选的，按质量分计，改性剂1由1质量份的磷酸、3～5质量份的双氧水、4～7质量份的过硫酸钠组成。
优选的，改性剂2为氯仿、甲苯、四氢呋喃中的至少一种。
优选的，按质量分计，所述改性剂2，由10～15质量份的氯仿，3～8质量份的甲苯，3～6质量份的四氢呋喃组成。
优选的，步骤(5)中，所述醇溶液为50～75％的甲醇溶液。
一种活性碳制备方法，在制备用于VOCs净化的改性活性碳中的应用。
本发明的有益效果是：本发明方法制备的活性碳，具有吸附效果好，吸附速度快的特征，吸附效果好，极大满足了对VOCs相关气体的净化。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
按照下述步骤制备活性碳，
将1kg活性碳和1kg氢氧化钾混合，在惰性气体保护下，1000℃条件下，高温反应2h；
将上一步反应后的混合物，用纯净水清洗、洗涤，洗涤至洗涤后的水的pH不发生变化为止；
将上一步洗涤后的产物烘干后，加入双氧水，在80℃条件下，充分混合，反应18h后，烘干；
将上一步处理后的活性碳加入甲苯中充分混合、搅拌6h；
过滤后烘干，用75％甲醇溶液浸泡6h后，烘干、用清水洗涤后，烘干备用。
实施例2
按照下述步骤制备活性碳，
将1kg活性碳和3kg氢氧化钾混合，在惰性气体保护下，1200℃条件下，高温反应1h；
将上一步反应后的混合物，用纯净水清洗、洗涤，洗涤至洗涤后的水的pH不发生变化为止；
将上一步洗涤后的产物烘干后，加入双氧水、过氧化钠、磷酸组合物，其中按照质量比计算双氧水：过氧化钠:磷酸＝3:1:4，在60℃条件下，充分混合，反应24h后，烘干；
将上一步处理后的活性碳加入氯仿中充分混合、搅拌3h；
过滤后烘干，用50％甲醇溶液浸泡2h后，烘干、用清水洗涤后，烘干备用。
实施例3
按照下述步骤制备活性碳，
将1kg活性碳和2kg氢氧化钾混合，在惰性气体保护下，1200℃条件下，高温反应1h；
将上一步反应后的混合物，用纯净水清洗、洗涤，洗涤至洗涤后的水的pH不发生变化为止；
将上一步洗涤后的产物烘干后，加入双氧水、过氧化钠、磷酸组合物，其中按照质量比计算双氧水：过氧化钠:磷酸＝5:1:7，在80℃条件下，充分混合，反应24h后，烘干；
将上一步处理后的活性碳加入有机溶液，其中有机溶液由氯仿、甲苯、四氢呋喃组成，按质量比计氯仿：甲苯：四氢呋喃＝10：3：3，充分混合、搅拌3h；
过滤后烘干，用50％甲醇溶液浸泡2h后，烘干、用清水洗涤后，烘干备用。
实施例4
按照下述步骤制备活性碳，
将1kg活性碳和2kg氢氧化钾混合，在惰性气体保护下，1200℃条件下，高温反应1h；
将上一步反应后的混合物，用纯净水清洗、洗涤，洗涤至洗涤后的水的pH不发生变化为止；
将上一步洗涤后的产物烘干后，加入双氧水、过氧化钠、磷酸组合物，其中按照质量比计算双氧水：过氧化钠:磷酸＝5:1:7，在80℃条件下，充分混合，反应24h后，烘干；
将上一步处理后的活性碳加入有机溶液，其中有机溶液由氯仿、甲苯、四氢呋喃组成，按质量比计氯仿：甲苯：四氢呋喃＝15：8：6，充分混合、搅拌3h；
过滤后烘干，用50％甲醇溶液浸泡2h后，烘干、用清水洗涤后，烘干备用。
对比例1
将反应前的活性碳作为对比例1进行使用。
对比例2
用碱处理活性碳作为对比例。按照以下方法处理活性炭：取预处理后活性炭1kg，于4L不同浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液中，将其置于恒温水浴振荡器中，在水温为60℃下，轻微振荡2h，并浸渍24h。改性结束后，对反应液进行抽滤，直至清洗液与蒸馏水的pH值基本一致，然后于110℃烘干至恒重。
实验例
将实施例1～4及对比例1、2分别对VOCS气体进行吸附实验，计算饱和吸附量，效果如下表所示：
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种改性活性碳的制备方法，其步骤是：（1）将活性碳和活化剂混合，在惰性气体保护下，1000~1200℃反应1~2h；（2）反应后，用清水充分洗涤；（3）用改性剂1与洗涤后的活性碳混合后，在60~80℃条件下，充分混合，反应18~24h后，清水充分洗涤；（4）用改性剂2与经步骤（3）处理后的活性碳反应3~6h后，用清水充分洗涤；（5）烘干后，用醇溶液浸泡2~6h后，烘干即可；所述活化剂为碱，所述改性剂1为磷酸、过氧化物、过硫酸盐中的至少一种，所述改性剂2为有机溶液。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化剂为KOH。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量比计，活性碳：活化剂的=1：1~3。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂1为磷酸、双氧水、过硫酸钠的混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量分计，所述改性剂1由1质量份的磷酸、3~5质量份的双氧水、4~7质量份的过硫酸钠组成。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性剂2为氯仿、甲苯、四氢呋喃中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按质量分计，所述改性剂2，由10~15质量份的氯仿，3~8质量份的甲苯，3~6质量份的四氢呋喃组成。
8.据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述醇溶液为50~75%的甲醇溶液。
9.根据权利要求1~8任一项所述的制备方法，在制备用于VOCs净化的改性活性碳中的应用。
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