活性炭吸附材料、其制备方法及其在催化分解有机污染物领域中的应用技术

本发明专利技术提供了一种活性炭吸附材料、其制备方法及其在催化分解有机污染物领域中的应用。该制备方法包括：将锰酸铜与淀粉进行第一研磨过程，得到改性淀粉；将改性淀粉与活性炭混合进行第二研磨过程，得到活性炭吸附材料。采用上述方法制得的活性炭吸附材料不仅具有较好地吸附性能，还因为吸附之后更有利于锰酸铜与甲醛接触，使得锰酸铜体现出更好的催化分解甲醛的能力。

Active carbon adsorption material, its preparation method and its application in the field of catalytic decomposition of organic pollutants

【技术实现步骤摘要】
活性炭吸附材料、其制备方法及其在催化分解有机污染物领域中的应用
本专利技术涉及空气净化领域，具体而言，涉及一种活性炭吸附材料、其制备方法及其在催化分解有机污染物领域中的应用。
技术介绍
人们日常生活中每天绝大多数的时间是在室内度过，因此室内空气质量直接影响着人们的生活健康。甲醛作为室内空气中主要污染物之一，其具有无色、有强烈刺激性气味，具有普遍污染、污染时间长等特点。甲醛的主要来源有装饰材料、涂料、组合家具中的聚合板及黏合剂和化纤地毯等。长期低浓度接触甲醛气体，可出现消化功能降低、兴奋、震颤、视力障碍、颜面神经麻痹、坐骨神经疼痛；高浓度的甲醛则会导致头痛、恶心、鼻炎、咽炎、肺气肿、肺癌甚至死亡。由此可见，室内甲醛的污染问题亟待解决。目前，最常见的甲醛去除的方法为吸附法，其具有易于操作、可再生等优点，其中最常用的吸附剂为活性炭。常规活性炭选择性吸附非极性物质，对甲醛(极性分子)的吸附能力较弱。为了提高甲醛的吸附能力，目前有很多方法，主要是化学法或物理法。活性炭表面化学性质的改变主要是通过一定的方法改变活性炭表面的官能团以及表面负载的离子和化合物，从而改变其表面的化学性质达到活性炭的吸附能力的提高。活性炭表面化学性质改性方法可分为：表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法、酸碱法等。在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更好的改性效果。物理法主要是热收缩法、浸渍覆盖法、气相热解堵孔法等达到开孔、扩孔、创造新孔，增加比表面积和孔径分布，扩大或缩小孔径，达到改变活性炭表面结构的目的。但是，这些方法改性后的活性炭仍然没有达到预期效果，特别是在吸附和催化分解甲醛的效率上仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种活性炭吸附材料、其制备方法及其在催化分解有机污染物领域中的应用，以解决现有的活性炭催化剂存在吸附性能和催化分解甲醛的效率较差的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种活性炭吸附材料的制备方法，该制备方法包括：将锰酸铜与淀粉进行第一研磨过程，得到改性淀粉；将改性淀粉与活性炭混合进行第二研磨过程，得到活性炭吸附材料。进一步地，锰酸铜与淀粉的重量比为1:(0.01～0.1)；优选地，锰酸铜的粒度为10～50μm。进一步地，第一研磨过程采用的研磨装置的转速为30～90r/min，研磨时间为30～60min；优选地，研磨装置选自卧式球磨机或行星式高能球磨机。进一步地，改性淀粉与活性炭的重量比为1:(10～40)。进一步地，第二研磨过程采用的研磨装置的转速为60～120r/min，研磨时间为30～60min。进一步地，在进行第二研磨过程之前，上述制备方法还包括：对活性炭进行除杂处理。进一步地，除杂处理步骤包括：对活性炭进行真空干燥。进一步地，除杂步骤中，真空干燥的温度为250～350℃，干燥时间为60～120min。本申请的另一方面还提供了一种活性炭吸附材料，活性炭吸附材料采用上述制备方法制得。本申请的又一方面还提供了一种活性炭吸附材料在催化分解有机污染物领域中的应用。应用本专利技术的技术方案，锰酸铜是一种能够促使有机污染物(如甲醛)分解的催化剂，且锰酸铜粉体表面有大量的Mn-O键，淀粉分子表面有大量的O-H键并且淀粉中的O-H键极易相互反应脱水。通过第一研磨过程，一方面能够降低锰酸铜和淀粉粒度，同时还能够使二者充分接触；另一方面锰酸铜表面的Mn-O键与淀粉表面的O-H键形成氢键，第一研磨过程中淀粉脱水后能够进一步与Mn-O键络合，进而使淀粉接枝到锰酸铜表面，形成改性淀粉。第二研磨过程中，锰酸铜表面的淀粉分子内的未参与锰酸铜氢键结合的O-H键与活性炭表面存在的大量羟基、羰基和羧基脱水形成化学键，形成用于催化分解有机污染物的活性炭吸附材料。在此基础上，在此基础上，采用上述方法制得的活性炭吸附材料不仅具有较好地吸附性能，还因为吸附之后更有利于锰酸铜与甲醛接触，使得锰酸铜体现出更好的催化分解甲醛的能力。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的活性炭催化剂存在吸附性能和催化分解甲醛的效率较差的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种活性炭吸附材料的制备方法，该制备方法包括：将锰酸铜与淀粉进行第一研磨过程，得到淀粉改性产物；将淀粉改性产物与活性炭混合进行第二研磨过程，得到活性炭吸附材料。锰酸铜是一种能够促使有机污染物(如甲醛)分解的催化剂，且锰酸铜粉体表面有大量的Mn-O键，淀粉分子表面有大量的O-H键并且淀粉中的O-H键极易相互反应脱水。通过第一研磨过程，一方面能够降低锰酸铜和淀粉粒度，同时还能够使二者充分接触；另一方面锰酸铜表面的Mn-O键与淀粉表面的O-H键形成氢键，第一研磨过程中淀粉脱水后能够进一步与Mn-O键络合，进而使淀粉接枝到锰酸铜表面，形成改性淀粉。第二研磨过程中，锰酸铜表面的淀粉分子内的未参与锰酸铜氢键结合的O-H键与活性炭表面存在的大量羟基、羰基和羧基脱水形成化学键，形成用于催化分解有机污染物的活性炭吸附材料。在此基础上，采用上述方法制得的活性炭吸附材料不仅具有较好地吸附性能，还具有较为优异的催化分解有机污染物的性能。上述活性炭吸附材料不仅具有较好的吸附性能还具有优异的催化分解甲醛的特性。在一种优选的实施例中，锰酸铜与淀粉的重量比为1:(0.01～0.1)。锰酸铜与淀粉的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高淀粉在锰酸铜表面的接枝率，进而有利于提高活性炭吸附材料在催化分解甲醛方面的性能。优选地，锰酸铜的粒度为10～50μm。采用上述粒度范围的锰酸铜有利于进一步提高淀粉与锰酸铜的结合力，从而提高淀粉改性锰酸铜的稳定性和后续活性炭吸附材料的催化活性及使用寿命。为了进一步降低淀粉改性锰酸铜的粒度，进而提高后续活性炭吸附材料的吸附性能，优选地，第一研磨过程采用的研磨装置的转速为30～90r/min，研磨时间为30～60min。上述研磨过程中可以采用本领域常用的研磨装置。优选地，研磨装置选自卧式球磨机或行星式高能球磨机或行星式高能球磨机(如长沙市德科仪器设备有限公司，四罐实验室行星式高能球磨机，设备型号：DECO-PBM-V-0.4L)。在一种优选的实施例中，改性淀粉与活性炭的重量比为1:(10～40)。改性淀粉与活性炭的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高活性炭吸附材料在催化分解甲醛方面的性能。为了进一步提高活性炭吸附材料的吸附性能，第二研磨过程采用的研磨装置的转速为60～120r/min，研磨时间为30～60min。通常现有的活性炭会吸附有一定量的杂质，这会影响活性炭的吸附性能。为了提高本申请制得的活性炭吸附材料的吸附性能，优选地，在进行第二研磨过程之前，上述制备方法还包括：对活性炭进行除杂处理。上述除杂处理过程可以采用本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性炭吸附材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：/n将锰酸铜与淀粉进行第一研磨过程，得到改性淀粉；/n将所述改性淀粉与活性炭混合进行第二研磨过程，得到所述活性炭吸附材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种活性炭吸附材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将锰酸铜与淀粉进行第一研磨过程，得到改性淀粉；
将所述改性淀粉与活性炭混合进行第二研磨过程，得到所述活性炭吸附材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锰酸铜与所述淀粉的重量比为1:(0.01～0.1)；
优选地，所述锰酸铜的粒度为10～50μm。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一研磨过程采用的研磨装置的转速为30～90r/min，研磨时间为30～60min；
优选地，所述研磨装置选自卧式球磨机或行星式高能球磨机。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述改性淀粉与所述活性炭的重量比为1:(10～40)。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳星，赵伟，张焜勇，王东元，朱凌君，赵连芳，王金威，卫田青，裴毅飞，苏思勐，梁靖，
申请(专利权)人：北京航天爱锐科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11