一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭，所述大孔颗粒活性炭是在水凝胶中加入粉末活性炭所形成的复合物，所述复合物的构成包括质量为m1的粉末活性炭、质量为m2的能形成所述水凝胶的高分子化合物、交联隔断剂和致孔剂，m1/m2＞1，所述交联隔断剂用于在所述高分子化合物进行交联时能在所述交联隔断剂的周围形成孔道，所述致孔剂为固体粉末且在形成所述水凝胶后可通过物理和/或化学的方法将所述致孔剂从所述水凝胶中除去，以便在水凝胶中形成孔洞。本申请还提供一种用粉末活性炭制备大孔颗粒活性炭的方法。本申请制得的大孔颗粒活性炭具有颗粒活性炭的优点，也保留了粉末活性炭的优点。末活性炭的优点。末活性炭的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭及其制备方法


[0001]本专利技术涉及活性炭
，更具体地涉及一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭及其制备方法。

技术介绍

[0002]活性炭是一种非常优良的吸附剂，按照粒度的大小一般分为粉末活性炭和颗粒活性炭。粉末活性炭在吸附能力上具有吸附量大、吸附速度快的优点，但有粉尘大、分离困难、再生不便的缺点；而颗粒活性炭则刚好相反，具有无粉尘、可装柱操作、再生方便的优点，但有吸附量小、吸附速度慢的缺点。因此，人们希望把粉末活性炭制备成颗粒活性炭，使产品兼备两者的优点而消除两者的缺点。
[0003]闫新龙等(闫新龙等，成型活性炭制备技术研究进展，化工进展，2008年第27卷第12期)对成型活性炭制备技术的研究进展进行综述，用粉末活性炭制备颗粒活性炭的方法是加入粘合剂，然后压制成型，但吸附性能与机械强度无法兼顾。究其原因，是采用高压成型的方法使粉末活性炭发生致密化，在粉末活性炭的周围没有大孔道作为吸附质的通道。如：中国专利CN201510868434.8公开了一种用无机粘合剂偏铝酸钠、硅酸钠、KOH制备颗粒活性炭的方法，中国专利CN201310754565.4公开了一种用有机粘合剂丙烯酸乳液制备颗粒活性炭的方法，中国专利CN201510767872.5公开了一种用有机粘合剂煤焦油制备颗粒活性炭的方法，中国专利CN201610639682.X公开了一种用有机粘合剂腐殖质制备颗粒活性炭的方法，这些使用无机或有机粘合剂把粉末活性炭制备颗粒活性炭均具备上述难以克服的缺点，即虽然具备了颗粒活性炭的机械强度，但吸附能力下降。
[0004]中国专利CN201610085476.9公开了一种用无机粘合剂硅溶胶或水泥制备核壳式颗粒活性炭的方法，由于无机粘合剂会形成致密的壳层而无法形成大孔道，同样使吸附能力下降。
[0005]中国专利CN200510018861.3公开了一种用壳聚糖均匀交联制备颗粒活性炭的方法，中国专利CN201310437445.1公开了一种用壳聚糖均匀交联制备颗粒活性炭的方法，中国专利CN201410666921.1公开了一种用聚乙烯醇均匀交联制备颗粒活性炭的方法，这些均匀交联所制备的颗粒活性炭，在粉末活性炭的周围同样没有大孔道结构，难以保留粉末活性炭吸附量大、吸附速度快的优点。
[0006]因此，有必要提供一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭及其制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭，制得的大孔颗粒活性炭具有颗粒活性炭的优点，也保留了粉末活性炭的优点。使吸附质能够快速通过水凝胶而到达粉末活性炭的表面，从而发挥粉末活性炭的优点，同时具有颗粒形态，即也具有了颗粒活性炭的优点，特别是能够简易回收、简易再生的特性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭，所述大孔颗粒活性炭是在水凝胶中加入粉末活性炭所形成的复合物，所述复合物的构成包括质量为m1的粉末活性炭、质量为m2的能形成所述水凝胶的高分子化合物(简称水凝胶高分子化合物)、致孔剂和不参与水凝胶高分子化合物的交联的交联隔断剂，
[0009]其中，m1/m2＞1，所述交联隔断剂用于在所述水凝胶高分子化合物进行交联时能在所述交联隔断剂的周围形成孔道，所述致孔剂为固体粉末且在形成所述水凝胶后可通过物理和/或化学的方法将所述致孔剂从所述水凝胶中除去，以便在水凝胶中形成孔洞。
[0010]申请人经过对水凝胶与粉末活性炭形成的颗粒活性炭进行深入的研究发现，当包含了粉末活性炭的水凝胶高分子是通过均匀交联的方式形成水凝胶时，会在粉末活性炭的周围形成均匀的三维交联网络，无法形成大孔道，从而妨碍吸附质的快速通过。因此，为了发挥粉末活性炭的固有优点，必须在粉末活性炭周围的水凝胶形成大孔道或孔洞。本申请的用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭中，通过非均匀交联的方式形成水凝胶，即在水凝胶中加入交联隔断剂，该交联隔断剂不参与水凝胶高分子的交联，用于在水凝胶高分子化合物进行交联时能在交联隔断剂的周围形成孔道，因此，在交联隔断剂的周围将会形成一个没有交联的大孔道。另外，引入致孔剂，在形成水凝胶后可以通过物理或化学的方法将致孔剂从水凝胶中除去，以在水凝胶中形成微米级的大孔洞。采取上述两种措施后，在水凝胶的三维网络中将形成大孔道和大孔洞，吸附质将沿着大孔道进入到大孔洞，然后在大孔洞中无阻力地快速分散，再从大孔洞周围的大孔道中快速到达粉末活性炭的表面，从而真正发挥粉末活性炭的优点而又避免了其缺点。
[0011]相应地，本申请还提供了一种用粉末活性炭制备大孔颗粒活性炭的方法，包括步骤：
[0012](1)将质量为m2的能形成水凝胶的高分子化合物溶解于水中，搅拌均匀，得到溶液A；
[0013](2)将交联隔断剂在水中溶解或者溶胀，搅拌均匀，得到溶液B；
[0014](3)把所述溶液A和所述溶液B混合，搅拌均匀，得到溶液C；
[0015](4)把致孔剂与质量为m1的粉末活性炭混合并搅拌均匀，得到混合粉末D，其中，m1/m2＞1，所述致孔剂为固体粉末；
[0016](5)把所述混合粉末D加入所述溶液C中，搅拌均匀，得到混合物E；
[0017](6)将所述混合物E进行交联，然后进行造粒，得到水凝胶复合物F；
[0018](7)将所述水凝胶复合物F中的所述致孔剂除去，以形成孔洞，得到没有所述致孔剂的水凝胶复合物G；
[0019](8)将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，得到用于液相吸附的大孔颗粒活性炭H；或将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，然后进行干燥脱水，得到用于气相吸附的大孔颗粒活性炭K。
[0020]相应地，本申请还提供了一种用粉末活性炭制备大孔颗粒活性炭的方法，包括步骤：
[0021](1)将质量为m2的能形成水凝胶的高分子化合物溶解于水中，搅拌均匀，得到溶液A；
[0022](2)将交联隔断剂在水中溶解或者溶胀，搅拌均匀，得到溶液B；
[0023](3)把所述溶液A和所述溶液B混合，搅拌均匀，得到溶液C；
[0024](4)把致孔剂与质量为m1的粉末活性炭混合并搅拌均匀，得到混合粉末D，其中，m1/m2＞1，所述致孔剂为固体粉末；
[0025](5)把所述混合粉末D加入所述溶液C中，搅拌均匀，得到混合物E，然后对所述混合物E进行造粒；
[0026](6)将步骤(5)中已进行造粒的所述混合物E进行交联，得到水凝胶复合物F；
[0027](7)将所述水凝胶复合物F中的所述致孔剂除去，以形成孔洞，得到没有所述致孔剂的水凝胶复合物G；
[0028](8)将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，得到用于液相吸附的大孔颗粒活性炭H；或将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，然后进行干燥脱水，得到用于气相吸附的大孔颗粒活性炭K。
附图说明
[0029]图1为水凝胶中只加入粉末活性炭的结构示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭，其特征在于，所述大孔颗粒活性炭是在水凝胶中加入粉末活性炭所形成的复合物，所述复合物的构成包括质量为m1的粉末活性炭、质量为m2的能形成所述水凝胶的高分子化合物、致孔剂和不参与形成所述水凝胶的高分子化合物的交联的交联隔断剂，其中，m1/m2＞1，所述交联隔断剂用于在所述水凝胶高分子化合物进行交联时能在所述交联隔断剂的周围形成孔道，所述致孔剂为固体粉末且在形成所述水凝胶后可通过物理和/或化学的方法将所述致孔剂从所述水凝胶中除去，以便在水凝胶中形成孔洞。2.如权利要求1所述的用粉末活性炭制备的大孔颗粒活性炭，其特征在于，所述交联隔断剂为水溶性高分子或水溶胀性高分子。3.一种用粉末活性炭制备大孔颗粒活性炭的方法，其特征在于，包括步骤：(1)将质量为m2的能形成水凝胶的高分子化合物溶解于水中，搅拌均匀，得到溶液A；(2)将交联隔断剂在水中溶解或者溶胀，搅拌均匀，得到溶液B；(3)把所述溶液A和所述溶液B混合，搅拌均匀，得到溶液C；(4)把致孔剂与质量为m1的粉末活性炭混合并搅拌均匀，得到混合粉末D，其中，m1/m2＞1，所述致孔剂为固体粉末；(5)把所述混合粉末D加入所述溶液C中，搅拌均匀，得到混合物E；(6)将所述混合物E进行交联，然后进行造粒，得到水凝胶复合物F；(7)将所述水凝胶复合物F中的所述致孔剂除去，以形成孔洞，得到没有所述致孔剂的水凝胶复合物G；(8)将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，得到用于液相吸附的大孔颗粒活性炭H；或将所述水凝胶复合物G在水中溶胀后，然后进行干燥脱水，得到用于气相吸附的大孔颗粒活性炭K。4.如权利要求3所述的用粉末活性炭制备大孔颗粒活性炭的方法，其特征在于，所述干燥脱水的方法采用冷冻干燥法。5.如权利要求3所述的用粉末活性炭...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑雄，
申请(专利权)人：陈剑雄，
类型：发明
国别省市：