一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝制造技術

本發明專利技術公開了一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝，包括以下步驟：步驟1，稱取活性炭纖維分散于去離子水中，加入硅烷偶聯劑，升溫處理，得到活性炭纖維預處理物；步驟2，稱取軟模板與乙醇溶液混合，依次滴加氫氧化鈉、碳酸鈉、水玻璃和氯化鈧，得到預反應液；步驟3，向預反應液中加入二硼化鈧，再投入活性炭纖維預處理物，倒入反應釜內反應，得到活性炭纖維復合材料預產物；步驟4，置于馬弗爐內，在空氣氛圍中升溫焙燒處理，得到活性炭纖維復合材料。本發明專利技術制備的活性炭材料不僅對無機氣體的吸附能力大幅增加，能夠對NOx、SO2、HCl、NH3等多種無機氣體進行吸附。種無機氣體進行吸附。種無機氣體進行吸附。

A preparation process of activated carbon for efficient adsorption of inorganic gases

【技術實現步驟摘要】
一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝


[0001]本專利技術涉及活性炭領域，具體涉及一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝。

技術介紹

[0002]采礦、冶煉、機械制造、建筑材料、化工等工業生產排出的污染物中大量為無機污染物，其中硫、氮、碳的氧化物和金屬粉塵是主要的大氣無機污染物，容易造成多種危害，如：危害人體健康，影響植物生長，破壞建筑材料，造成氣候惡化等。
[0003]活性炭是一種孔隙發達，化學性質穩定的物質，有一定的吸附作用，但其一般只能吸附與炭孔徑相匹配的物質，只能對某種或某類特定氣體吸附有效果，且吸附量很有限，不能同時滿足NOx、SO2、HCl、NH3等無機氣體的吸附。

技術實現思路

[0004]針對現有技術中存在的問題，本專利技術的目的是提供一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝。
[0005]本專利技術的目的采用以下技術方案來實現：
[0006]一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝，包括以下步驟：
[0007]步驟1，活性炭預處理：
[0008]稱取活性炭纖維分散于去離子水中，加入硅烷偶聯劑，升溫至沸騰后保溫處理，冷卻、過濾、沖洗以及干燥處理，得到活性炭纖維預處理物(P
?
ACF)；
[0009]步驟2，制備預反應液：
[0010]稱取軟模板與乙醇溶液混合，滴加氫氧化鈉溶液，攪拌混合均勻后，先逐滴加入碳酸鈉溶液，再逐滴加入水玻璃溶液，之后逐滴加入氯化鈧溶液，全部滴加后繼續攪拌均勻，得到預反應液(CM
?
>Sc
?
RS)；
[0011]步驟3，制備活性炭纖維復合材料預產物；
[0012]向預反應液(CM
?
Sc
?
RS)中邊攪拌邊逐滴加入二硼化鈧混液，再投入活性炭纖維預處理物，室溫下靜置陳化處理，然后倒入聚四氟乙烯為內襯的反應釜內，將反應釜置于烘箱中保溫處理，反應結束后，冷卻、過濾、沖洗以及干燥處理，得到活性炭纖維復合材料預產物；
[0013]步驟4，焙燒處理：
[0014]將活性炭纖維復合材料預產物置于馬弗爐內，在空氣氛圍中升溫焙燒處理，得到活性炭纖維復合材料(CM
?
Sc/ACF
?
PM)。
[0015]優選地，所述步驟1中，活性炭纖維包括聚乙烯醇基活性炭纖維、天然纖維基活性炭纖維、木質素基活性炭纖維中的一種。
[0016]優選地，所述步驟1中，活性炭纖維的直徑為10～20μm，比表面積為1500～2000m/g，孔徑大小為2.0～5.0nm。
[0017]優選地，所述步驟1中，硅烷偶聯劑為γ
?
氨丙基三乙氧基硅烷(KH
?
550)、γ
?
縮水
甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
?
560)、N
?
(β
?
氨乙基)
?
γ
?
氨丙基三甲氧基硅烷(KH
?
792)中的至少一種。
[0018]優選地，所述步驟1中，活性炭纖維、硅烷偶聯劑與去離子水的質量比為1:0.1～0.3:10～15。
[0019]優選地，所述步驟2中，軟模板為聚乙氧基
?
聚異丙氧基
?
聚乙氧基三嵌段共聚物(EO
106
PO
70
EO
106
)和十六烷基三甲基溴化銨按照質量比為1:6～8混合后得到。
[0020]優選地，所述步驟2中，乙醇溶液為乙醇的水溶液，質量分數為25％～35％；軟模板與乙醇溶液的質量比為1:35～50。
[0021]優選地，所述步驟2中，氫氧化鈉溶液的質量分數為5％，氫氧化鈉溶液加入至反應體系的pH為11.0～12.0。
[0022]優選地，所述步驟2中，碳酸鈉溶液的質量分數為15％，碳酸鈉溶液與乙醇溶液的質量比為0.32～0.48:1。
[0023]優選地，所述步驟2中，氯化鈧溶液中氯化鈧與去離子水的質量比為1.51～2.27:10，氯化鈧溶液與乙醇溶液的質量比為0.85～0.94:1。
[0024]優選地，所述步驟2中，水玻璃溶液的質量分數為40％，水玻璃溶液與乙醇溶液的質量比為0.41～0.62:1。
[0025]優選地，所述步驟2中，滴加碳酸鈉溶液后，攪拌處理0.5～1h，再逐滴加入硅酸鈉溶液，再次攪拌處理0.5～1h；在氯化鈧溶液滴加完成后，攪拌處理2～4h。
[0026]優選地，所述步驟3中，活性炭纖維預處理物、二硼化鈧混液與預反應液的質量比為1:1.3～1.8:20～30。
[0027]優選地，所述步驟3中，二硼化鈧混液中二硼化鈧的粒徑為100～150nm，二硼化鈧混液是由二硼化鈧與去離子水按照質量比為1:10混合得到。
[0028]優選地，所述步驟3中，靜置陳化處理的時間為3～6h。
[0029]優選地，所述步驟3中，烘箱的溫度為120～150℃，保溫處理的時間為48～60h。
[0030]優選地，所述步驟4中，焙燒處理的溫度為400～450℃，升溫速率為1～3℃/min，焙燒處理的時間為4～6h。
[0031]本專利技術的有益效果為：
[0032]1、本專利技術制備了一種活性炭纖維復合材料，該活性炭材料具有非常好的無機氣體的吸附能力，能夠對NOx、SO2、HCl、NH3等多種無機氣體進行吸附，相比較于常規的活性炭纖維，本專利技術制備的活性炭對無機氣體的吸附能力大幅增加。
[0033]2、本專利技術所制備的活性炭復合材料是在活性炭的表面負載了硅酸鈧/碳酸鈧/二硼化鈧的復合微球，制備的過程中主要是在活性炭的表面原位合成，這樣不僅使得活性炭和復合微球結合的更加緊密，而且能夠使得活性炭上能夠負載更加多的復合微球。
[0034]3、硅酸鈧/碳酸鈧/二硼化鈧的復合微球具有多孔性，其制備過程是參照了MCM介孔微球的制備方法，同時在該方法的條件上有所改進，第一是使用兩種軟性模板劑混合的方式，即十六烷基三甲基溴化銨和聚乙氧基
?
聚異丙氧基
?
聚乙氧基三嵌段共聚物(EO
106
PO
70
EO
106
)共同作為模板劑，從而提升微球孔徑的規整有序性，第二是先使用了碳酸鈉溶液、水玻璃溶液共同與氯化鈧溶液混合反應生成硅酸鈧和碳酸鈧，再加入二硼化鈧嵌入，使得最終形成的復合微球中的硅酸鈧、碳酸鈧與二硼化鈧能夠均勻地分散。
附圖說明
[0035]利用附圖對本專利技術作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本專利技術的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。
[0036]圖1是本專利技術實施例1制備的活性炭纖維復合材料(CM
?
Sc/ACF
?
PM)的SEM圖。
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，活性炭預處理：稱取活性炭纖維分散于去離子水中，加入硅烷偶聯劑，升溫至沸騰后保溫處理，冷卻、過濾、沖洗以及干燥處理，得到活性炭纖維預處理物(P
?
ACF)；步驟2，制備預反應液：稱取軟模板與乙醇溶液混合，滴加氫氧化鈉溶液，攪拌混合均勻后，先逐滴加入碳酸鈉溶液，再逐滴加入水玻璃溶液，之后逐滴加入氯化鈧溶液，全部滴加后繼續攪拌均勻，得到預反應液(CM
?
Sc
?
RS)；步驟3，制備活性炭纖維復合材料預產物；向預反應液(CM
?
Sc
?
RS)中邊攪拌邊逐滴加入二硼化鈧混液，再投入活性炭纖維預處理物，室溫下靜置陳化處理，然后倒入聚四氟乙烯為內襯的反應釜內，將反應釜置于烘箱中保溫處理，反應結束后，冷卻、過濾、沖洗以及干燥處理，得到活性炭纖維復合材料預產物；步驟4，焙燒處理：將活性炭纖維復合材料預產物置于馬弗爐內，在空氣氛圍中升溫焙燒處理，得到活性炭纖維復合材料(CM
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Sc/ACF
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PM)。2.根據權利要求1所述的一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝，其特征在于，所述步驟1中，活性炭纖維包括聚乙烯醇基活性炭纖維、天然纖維基活性炭纖維、木質素基活性炭纖維中的一種；活性炭纖維的直徑為10～20μm，比表面積為1500～2000m/g，孔徑大小為2.0～5.0nm。3.根據權利要求1所述的一種高效吸附無機氣體的活性炭制備工藝，其特征在于，所述步驟1中，硅烷偶聯劑為γ
?
氨丙基三乙氧基硅烷(KH
?
550)、γ
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縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH
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560)、N
?
(β
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氨乙基)
?
γ
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氨丙基三甲氧基硅烷(KH
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792)中的至少一種。4.根據權利要求1所述的一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊金杯，裴亮，陳文龍，
申請(專利權)人：陜西浦士達環保科技有限公司，
類型：發明
國別省市：