一种防潮可再生活性炭及其制备方法技术

一种防潮可再生活性炭及其制备方法，将活性炭样品放入烘箱中干燥；将pH调整液和酸性硅溶胶加入乙醇中，或直接将碱性硅溶胶加入乙醇中搅拌，加入纳米炭黑和聚多硅酸锂分散均匀，随后加入正硅酸四乙酯和低表面能物质持续搅拌，将分子筛放入上述溶液静置过滤即可得到改性溶液；将预处理后的活性炭与改性溶液混合，并室温下浸泡；将浸泡有活性炭的改性溶液旋转蒸发获得活性炭颗粒，再将该颗粒冷冻干燥，即可得到防潮可再生活性炭。本发明专利技术方法工艺简单、操作便捷、经济成本低，适合于大规模工业化生产。

A Moisture-proof Renewable Activated Carbon and Its Preparation Method

A moistureproof renewable activated carbon and its preparation method are described. Activated carbon sample is dried in oven; pH adjusting solution and acidic silica sol are added to ethanol, or alkaline silica sol is directly added to ethanol to stir, nano-carbon black and poly-lithium silicate are added to disperse evenly, then tetraethyl orthosilicate and low surface energy substances are added to stir continuously, and molecular sieves are placed in the above solution. Modified solution can be obtained by filtration; the pretreated activated carbon is mixed with the modified solution and soaked at room temperature; activated carbon particles can be obtained by rotating evaporation of the modified solution soaked with activated carbon, and then freeze-drying the particles to obtain moisture-proof renewable activated carbon. The method has the advantages of simple process, convenient operation and low cost, and is suitable for large-scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种防潮可再生活性炭及其制备方法
本专利技术属于活性炭制备
，具体涉及一种防潮可再生活性炭及其制备方法。
技术介绍
活性炭是一种重要的无定形碳素材料，孔隙结构发达，因而具有巨大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒都有很强的吸附和催化能力。由于合成原料充足，工艺操作安全性高，生物化学性能稳定，不易于环境中酸碱物质反应，是一种优良的环境友好型吸附剂。活性炭广泛应用于工业三废治理、化工、食品加工、半导体应用、湿法冶金、药物精制等各个领域。作为一种用途广泛的吸附剂材料，表面性质对其吸附性能影响较大。巨大的比表面积与发达的孔隙结构使活性炭具有充足的吸附位点，为吸附处理放射性元素、烟气中的氮硫污染物、粉尘、重金属、挥发性物质等提供了反应场所，因而活性炭有极强的吸附能力。同时，活性炭的化学组成和表面结构也是印象吸附性能的关键因素。活性炭的主要化学成分是碳，由于制备过程中一些工艺或环境因素，使活性炭具有不饱和价或者使其基本结构产生缺陷，这些缺陷则为氧原子和其他杂原子提供了附着点，其中含氮官能团和含氧官能团是对表面性质影响的主要化学基团，这也导致活性炭是亲水的状态，在湿润的空气中，水蒸气会优先聚集在活性炭内部结构中，减弱对其他有害物质的吸附作用。如果活性炭进行二次处理，去除内部的水蒸气，吸附性能则又会增强。因此，加强活性炭防潮的性能，以及自解潮再生的能力便显得尤为重要。可以采用表面化学改性的方法，在活性炭内部和表面构建超疏水纳米结构，增强疏水性和解潮性。
技术实现思路
解决的技术问题：本专利技术提供了一种防潮可再生活性炭及其制备方法。本专利技术方法工艺简单、操作便捷、经济成本低，适合于大规模工业化生产。技术方案：一种防潮可再生活性炭的制备方法，制备步骤如下：（1）预处理：将活性炭样品于120-200℃干燥4~6h，去除水分；（2）改性溶液配制：将pH调整液和酸性硅溶胶加入乙醇中，或直接将碱性硅溶胶加入乙醇中，在条件下搅拌均匀后加入纳米炭黑和聚多硅酸锂分散均匀，随后加入正硅酸四乙酯和低表面能物质持续搅拌，将分子筛放入上述溶液静置过滤即可得到改性溶液；所述改性溶液按100质量份计算，其中pH调整液：1-2质量份；酸性硅溶胶或碱性硅溶胶：1-5质量份，平均粒径9-15nm，长度40-100nm，pH值2-5，含量15wt.%-20wt.%，溶剂为异丙醇；纳米炭黑：1-2质量份；聚多硅酸锂：1-2质量份；正硅酸四乙酯：0.2-1质量份；低表面能物质：0.1-0.5质量份；分子筛：4-6质量份；乙醇：余量；（3）表面改性：将预处理后的活性炭与改性溶液按照质量比1:(2~4)在室温下浸泡混合；（4）干燥：将浸泡有活性炭的改性溶液在60℃条件下旋转蒸发30-60min获得活性炭颗粒，再将该颗粒-80℃冷冻干燥6h，即可得到防潮可再生活性炭。优选的，上述pH调整液为氨水、氢氧化钠、碳酸钠中的至少一种。优选的，上述步骤（2）中搅拌温度为50℃，先后搅拌时间分别为10min和30min，静置时间为12h。优选的，上述步骤（3）中浸泡时间为4h。优选的，上述低表面能物质为碳链长度大于6的长链烷基氯硅烷或含氟烷基氯硅烷。优选的，上述分子筛为3A或4A型分子筛，并在300-550℃温度下活化10h使用。上述方法制得的防潮可再生活性炭，处于相对湿度50-95%环境下1-24h，活性炭吸附潮气增重小于10%；在相对湿度小于50%的干燥环境中静置6-8h，吸附的潮气可以解吸附，即可得到增重不超过1%的再生活性炭，如此循环10次后，增重不超过2%。上述活性炭可用于各类活性炭应用场合，包括冰箱、汽车、家具等除味场合，空气滤、净化器、污水、工厂尾气等处理场合以及口罩等更人防护用品防止水和水蒸气进入，起到防水防潮效果。有益效果：（1）本专利技术方法工艺简单、操作便捷、经济成本低，适合于大规模工业化生产。（2）本专利技术配方原料尽量采用无水原料，也尽量避免反应改性过程中产生水，还通过分子筛添加去除多余的水分，以免活性炭改性时吸附水分。（3）改性对活性炭微观结构、孔径、孔体积和比表面积等影响极小，也不会影响活性炭的吸附性能。在干燥和高湿度条件下，对有机物均有吸附能力。使用寿命与原有活性炭相比，增加6倍以上。（4）改性活性炭吸附湿气的能力远低于普通活性炭，长期处于高湿度环境下增重较少。即使在高湿度环境下少量吸潮后，也会在低湿度条件下发生解潮，具有再生能力。进行10次以上室温放置干燥再生，孔体积等重要性能衰减不超过50%。（5）改性活性炭吸附有机物后，放置于干燥环境中可以缓慢释放吸附有机物，根据孔体积计算的释放率可达90%以上，从而显示出很好的再生性能。（6）改性活性炭可用于各类活性炭应用场合，能有效提升吸附效率、吸附寿命和吸附量，且可再生，对降低应用成本，减少活性炭固废有极大意义，具有重要的应用前景。附图说明图1.实施例1中改性前活性炭沉与水底和改性后活性炭漂浮于水面照片及5μL静态水接触角示意图；图2.实施例2中改性前后活性炭的N2吸附脱附曲线和孔径分布图；图3.实施例3中改性前后活性炭吸潮试验结果图；图4.实施例4中改性前后活性炭吸潮解潮过程图；图5实施例5中改性前后活性炭在不同初始油浓度下的吸附试验结果图。具体实施方式实施例1（1）预处理：将活性炭样品放入120℃烘箱中，干燥6h，去除水分；（2）改性溶液配制：将4g氨水、1.2g酸性硅溶胶加入到90.9g乙醇中，在50℃条件下搅拌10min后加入1.5g纳米炭黑和1.5g聚多硅酸锂分散均匀，随后加入0.6g正硅酸四乙酯和0.3g十七氟癸基三氯硅烷持续搅拌30min后放入4.8g3A分子筛静置12h过滤，即可得到改性液；（3）表面改性：将预处理后的活性炭按照质量比1:3浸泡在溶液中，室温下浸泡4h；（4）干燥：将改性完成的溶液和活性炭放置旋转干燥器中，在60℃条件下旋转干燥30min得到活性炭颗粒，再通过-80℃冷冻干燥6h即可得到防潮可再生活性炭。经过该方法制备的活性炭漂浮于水面上，且接触角可以达到163°。未改性的活性炭则全部沉入水底。实施例2（1）预处理：将活性炭样品放入150℃烘箱中，干燥4h，去除水分；（2）改性溶液配制：将1g碱性硅溶胶加入到92g旋蒸废液中，在50℃条件下搅拌10min后加入1.5g纳米炭黑和1.5g聚多硅酸锂分散均匀，随后加入0.3g正硅酸四乙酯和0.1g十七氟癸基三氯硅烷后即可得到改性液；（3）表面改性：将预处理后的活性炭按照质量比1:2浸泡在溶液中，室温下浸泡4h；（4）干燥：将改性完成的溶液和活性炭放置旋转干燥器中，在60℃条件下下旋转干燥30min得到活性炭颗粒，再通过-80℃冷冻干燥6h即可得到防潮可再生活性炭。经过该方法制备的活性炭比表面积为527.608m2/g，微孔体积为0.049cm3/g。原活性炭比表面积565.746m2/g，微孔体积0.036cm3/g。实施例3（1）预处理：将活性炭样品放入150℃烘箱中，干燥6h，去除水分；（2）改性溶液配制：将1.2g碱性硅溶胶加入到94.9g乙醇中，在50℃条件下搅拌10min后加入1.5g纳米炭黑和1.5g聚多硅酸锂分散均匀，随后加入0.6g正硅酸四乙酯和0.3g十六烷基三氯硅烷持续搅拌30min后放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防潮可再生活性炭的制备方法，其特征在于制备步骤如下：（1）预处理：将活性炭样品于120‑200℃干燥4~6 h，去除水分；（2）改性溶液配制：将pH调整液和酸性硅溶胶加入乙醇中，或直接将碱性硅溶胶加入乙醇中，在条件下搅拌均匀后加入纳米炭黑和聚多硅酸锂分散均匀，随后加入正硅酸四乙酯和低表面能物质持续搅拌，将分子筛放入上述溶液静置过滤即可得到改性溶液；所述改性溶液按100质量份计算，其中pH调整液：1‑2质量份；酸性硅溶胶或碱性硅溶胶：1‑5质量份，平均粒径9‑15 nm，长度40‑100 nm，pH值2‑5，含量15wt.%‑20wt.%，溶剂为异丙醇；纳米炭黑：1‑2质量份；聚多硅酸锂：1‑2质量份；正硅酸四乙酯：0.2‑1 质量份；低表面能物质：0.1‑0.5 质量份；分子筛：4‑6质量份；乙醇：余量；（3）表面改性：将预处理后的活性炭与改性溶液按照质量比1:(2~4)在室温下浸泡混合；（4）干燥：将浸泡有活性炭的改性溶液在60℃条件下旋转蒸发30‑60 min获得活性炭颗粒，再将该颗粒‑80℃冷冻干燥6 h，即可得到防潮可再生活性炭。

【技术特征摘要】
1.一种防潮可再生活性炭的制备方法，其特征在于制备步骤如下：（1）预处理：将活性炭样品于120-200℃干燥4~6h，去除水分；（2）改性溶液配制：将pH调整液和酸性硅溶胶加入乙醇中，或直接将碱性硅溶胶加入乙醇中，在条件下搅拌均匀后加入纳米炭黑和聚多硅酸锂分散均匀，随后加入正硅酸四乙酯和低表面能物质持续搅拌，将分子筛放入上述溶液静置过滤即可得到改性溶液；所述改性溶液按100质量份计算，其中pH调整液：1-2质量份；酸性硅溶胶或碱性硅溶胶：1-5质量份，平均粒径9-15nm，长度40-100nm，pH值2-5，含量15wt.%-20wt.%，溶剂为异丙醇；纳米炭黑：1-2质量份；聚多硅酸锂：1-2质量份；正硅酸四乙酯：0.2-1质量份；低表面能物质：0.1-0.5质量份；分子筛：4-6质量份；乙醇：余量；（3）表面改性：将预处理后的活性炭与改性溶液按照质量比1:(2~4)在室温下浸泡混合；（4）干燥：将浸泡有活性炭的改性溶液在60℃条件下旋转蒸发30-60min获得活性炭颗粒，再将该颗粒-80℃冷冻干燥6h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友法，焦玄，程真，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32