一种调整活性炭表面酸性基团的方法技术

本发明专利技术公开一种调整活性炭表面酸性基团的方法。涉及石油石化、环境保护、食品饮料、医药等净化与提纯以及饮用水及工业废水处理和气体净化等领域。活性炭是一种强吸附能力材料，吸附选择性不仅取决于其孔隙结构，还取决于其表面基团的类别。因此，调整活性炭表面基团，提高其选择吸附性与催化性，对活性炭在环保等领域开辟新用途具有十分重要的意义。本发明专利技术将活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭用高锰酸钾溶液浸泡，再加入硫酸溶液搅拌至无色，过滤分离，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥。通过调节高锰酸钾浓度和浸泡时间及活性炭比例达到调整活性炭表面酸性基团的效果，提高了活性炭的选择吸附性，操作简单，低温活化，节约能源。

【技术实现步骤摘要】
一种调整活性炭表面酸性基团的方法
本专利技术涉及石油石化、环境保护、食品饮料、医药等净化与提纯以及饮用水及工业废水处理和气体净化等领域。特别涉及一种活性炭的改性方法，具体涉及一种调整活性炭表面酸性基团的方法。
技术介绍
活性炭是一种具有丰富微孔结构和巨大比表面积的碳质吸附材料，具有吸附能力强，化学稳定性高、力学强度好及容易再生等优点，被广泛应用于在石油石化、环境保护、食品饮料、医药等净化与提纯以及饮用水及工业废水处理和气体净化等领域。活性炭吸附分为两大类：物理吸附和化学吸附。二者根本区别在于产生吸附键的作用力。改性活性炭的吸附特性不但取决于其孔隙结构，还取决于其表面化学性质，表面化学性质决定了活性炭的吸附选择性。目前国内外学者在活性炭孔结构和表面化学性质的改性方面的研究和应用做了较多工作，如中国专利[申请号2012101009447]专利技术了改性煤基活性炭的用量少、吸附时间短、吸附量大的一种改性煤基活性炭除去水中的苯酚的方法。因此调控和改性活性炭的孔隙结构和表面基团，这为活性炭在环保领域等开辟新用途创造了条件，对提高其特定的吸附性能与催化性能具有十分重要的作用。活性炭的表面化学性质很大程度上由表面官能团的类别和数量决定，含氧官能团和含氮官能团是活性炭表面常见的官能团，含氮官能团被引入到活性炭的表面有利于增加活性炭表面的碱性。这种碱性官能团的增加，有利于去除酸性的苯酚的衍生物。如中国专利[公开号：CN104014307A]涉及一种增强活性炭表面碱性基团的微波直接加热改性和微波加热协同氨化改性的方法。通过微波加热的方法可明显地增加改性活性炭表面的碱性基团含量，从而增加活性炭表面碱性特征，有利于吸附脱除液相中酸性有机污染物及非极性或弱极性污染物，具有操作简单、便于控制、节能高效、低成本等优点，可以广泛应用于污染物的治理。中国专利[公开号：CN104014307A]涉及一种剩余污泥与玉米芯混合制备高酸性基团含量活性炭的方法。所制得的活性炭吸附性能良好，具有较高的酸性基团含量，且具有阳离子交换特性及亲水性较强的特性，更易于吸附极性物质及金属离子。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种调整活性炭表面酸性基团的方法。实现本专利技术目的采用以下技术方案：步骤1、将活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭用高锰酸钾溶液浸泡，再加入硫酸溶液搅拌至无色；步骤2、过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥。所述的活性炭前体为各种木炭或经过处理不含金属离子的活性炭。高锰酸钾溶液与活性炭的液固体积质量比为3∶1～10∶1，高锰酸钾溶液的浓度从1mg·L-1～10g·L-1。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：用高锰酸钾直接氧化活性炭或氧化经过处理不含金属离子的活性炭表面还原性基团为酸性基团，通过调整高锰酸钾的用量及硫酸浓度达到调整活性炭酸性基团的目的，从而提高选择性吸附的能力。本专利技术通过调节高锰酸钾与活性炭比例以及硫酸的浓度达到调整活性炭表面酸性基团的效果，过程活化温度低，节约能源。具体实施方式下面通过具体实施例对专利技术作进一步详述说明。实施例1：称取5g活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭，按高锰酸钾溶液与活性炭的液固体积质量比为3∶1，用浓度15mg·L-1高锰酸钾溶液浸泡，再加入0.5mol·L-1硫酸溶液搅拌至无色。再分离，过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥得到活化活性炭样品。实施例2：称取5g活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭，按高锰酸钾溶液与活性炭的液固体积质量比为3∶1，用浓度100mg·L-1高锰酸钾溶液浸泡，再加入0.6mol·L-1硫酸溶液搅拌至无色。再分离，过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥得到活化活性炭样品。实施例3：称取10g活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭，按高锰酸钾溶液与活性炭的液固体积质量比为5∶1，用浓度500mg·L-1高锰酸钾溶液浸泡，再加入0.8mol·L-1硫酸溶液搅拌至无色。再分离，过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥得到活化活性炭样品。实施例4：称取10g已浸出金属离子的活性炭，按高锰酸钾溶液与活性炭的液固体积质量比为8∶1，用浓度5g·L-1高锰酸钾溶液浸泡，再加入1mol·L-1硫酸溶液搅拌至无色。再分离，过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥得到活化活性炭样品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调整活性炭表面酸性基团的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭用高锰酸钾溶液浸泡，再加入硫酸溶液搅拌至无色；步骤2、过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥。

【技术特征摘要】
1.一种调整活性炭表面酸性基团的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将活性炭或经过处理不含金属离子的活性炭用高锰酸钾溶液浸泡，再加入硫酸溶液搅拌至无色；步骤2、过滤，将活性炭用水洗至无硫酸根离子，真空干燥。2.如权利要求1所述的一种调整活性炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽志，张颂平，
申请(专利权)人：河南教育学院，
类型：发明
国别省市：河南,41