一种棒状活性炭材料及其生产工艺制造技术

本发明专利技术涉及活性炭技术领域，公开了一种棒状活性炭材料及其生产工艺，该棒状活性炭材料包括以下重量份的原料：功能化活性炭颗粒60

【技术实现步骤摘要】
一种棒状活性炭材料及其生产工艺


[0001]本专利技术涉及活性炭
，具体涉及一种棒状活性炭材料及其生产工艺。

技术介绍

[0002]众所周知，水是人类生存的必需品，水资源的保护应当受到高度重视，但是近年来水污染问题不断曝光，各种具有持续性、剧毒性和难以降解的重金属污染物大量排放，导致水资源污染严重，尤其是Pb
2+
、Cu
2+
、Ni
2+
等，可以通过富集在微生物、水生植物或者动物等生物体内，再经过食物链进入人体，或者通过饮用水直接进入人体，严重危害人体健康，因此，重金属污染已经成为水环境中的重要问题之一，而且近年来人们对自身健康问题越来越重视，因此，高效去除水资源中的重金属离子，提高饮用水安全，成为研究热点。
[0003]当下常见的重金属离子去除方法主要还是采用吸附技术，由于活性炭比表面积大，且具有大量的微孔结构，因此可以作为吸附材料，在吸附技术中广泛应用，但是活性炭吸附重金属只能通过物理作用，不仅吸附容量低，而且吸附的重金属离子未及时清除，易造成二次污染，因此实际应用中往往需要对活性炭材料进行改进，申请号为CN201911294431.2的中国专利申请公开了一种活性炭
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Ag2O
‑
CuO
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Bi2O3吸附材料及其制备方法和应用，采用超声波搅拌组合法制备活性炭
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Ag2O
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CuO
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Bi2O3吸附材料，实现了均匀化合成活性炭
‑r/>Ag2O
‑
CuO
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Bi2O3吸附材料，通过对活性炭含量和Ag2O、CuO、Bi2O3摩尔比的选择，使得材料具有不同形状的混合结构，对废水中的汞离子、镉离子等具有很强的吸附去除作用，但是仅通过改变形状对活性炭材料进行改进，依然无法改变活性炭只能以物理作用吸附重金属离子的本质，难以有效提高活性炭材料的重金属离子吸附容量。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种棒状活性炭材料及其生产工艺，解决了活性炭材料只能通过物理作用吸附污水中的重金属离子，导致其吸附容量较低的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种棒状活性炭材料，包括以下重量份的原料：功能化活性炭颗粒60
‑
80份、羧甲基纤维素5
‑
15份、硅藻土1
‑
5份；
[0007]所述功能化活性炭颗粒是通过将活性炭表面氧化，然后引入环氧基团，再接枝氨基硫脲基团制备。
[0008]进一步地，所述功能化活性炭颗粒的生产工艺包括具体为：
[0009]①
将活性炭置于浓硝酸中，在90
‑
100℃下回流1
‑
3h，使用去离子水将反应产物洗涤至中性后干燥，将经后处理过程的产物置于氯化亚砜中，搅匀，滴加N,N
‑
二甲基甲酰胺，于70
‑
80℃下反应24
‑
48h，得酰氯改性活性炭；
[0010]②
将酰氯改性活性炭材料超声分散于有机溶剂中，加入1,3
‑
二环氧甘油醚甘油，搅匀，将反应体系置于60
‑
80℃的温度下，反应6
‑
18h，反应结束后过滤分离出固体样品，使用去离子水对产物进行洗涤，真空干燥，得环氧改性活性炭；
[0011]③
向N,N
‑
二甲基甲酰胺中加入环氧改性活性炭，超声分散，加入1,3
‑
二氨基硫脲和氢氧化钠溶液，搅匀后，将体系置于70
‑
90℃下，搅拌反应12
‑
24h，反应结束后过滤收集滤饼，洗涤滤饼，真空干燥，研磨粉碎，得功能化活性炭颗粒。
[0012]进一步地，步骤
②
中，所述有机溶剂为四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环或者氯仿中的任意一种。
[0013]进一步地，步骤
②
中，所述酰氯改性活性炭材料和1,3
‑
二环氧甘油醚甘油的质量比为1:0.2
‑
0.6。
[0014]进一步地，步骤
③
中，所述超声分散时的超声功率为200
‑
400W，超声时间为20
‑
40min。
[0015]进一步地，步骤
③
中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5
‑
1.5mol/L。
[0016]进一步地，步骤
③
中，所述洗涤时，使用去离子水将滤饼洗涤至pH为6
‑
7。
[0017]通过上述技术方案，活性炭经硝酸氧化后，表面会含有羧基等含氧基团，以N,N
‑
二甲基甲酰胺为催化剂，氯化亚砜为酰氯化试剂，对其进行酰氯化改性，得酰氯改性活性炭，由于酰氯基团反应活性较高，可以与1,3
‑
二环氧甘油醚甘油结构中的羟基发生酯化反应，生成环氧改性活性炭，在氢氧化钠溶液提供的碱性环境下，环氧改性活性炭可以与1,3
‑
二氨基硫脲结构中的氨基进一步发生开环加成反应，得功能化活性炭颗粒。
[0018]一种棒状活性炭材料的生产工艺，包括以下步骤：
[0019]S1：将功能化活性炭颗粒、羧甲基纤维素和硅藻土倒入混料机中，在60
‑
100rpm的转速下进行干混，得干混料；
[0020]S2：向步骤S1中制备的干混料中加水，在20
‑
40rpm的转速下进行湿混，得湿混料；
[0021]S3：将步骤S2制备的湿混料进行压缩密实，去除水分，压缩结束后在20
‑
35℃下干燥24
‑
36h，再使用捏合机将其捏合成圆柱形活性炭棒；
[0022]S4：将S3制备的圆柱形活性碳棒置于40
‑
50℃的真空干燥箱中干燥6
‑
18h，干燥完成后，将其切割成符合规格的尺寸，得棒状活性炭材料。
[0023]进一步地，步骤S2中，所述干混料与水的固液比为1:5
‑
10。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025](1)本专利技术采用纳米级活性炭作为吸附材料，利用纳米级活性炭材料的高比表面积和丰富孔道结构，一方面有利于充分暴露出活性炭材料的活性吸附位点，另一方面也能够提高活性炭材料的重金属离子储存位点，促使污水中的Pb
2+
、Cu
2+
、Ni
2+
等重金属离子与活性炭材料的物理吸附作用增强，因此具有较高的重金属离子吸附容量。
[0026](2)本专利技术首先将活性炭材料氧化，并将其酰氯化，再经过化学反应的方式，将1,3
‑
二环氧甘油醚甘油连接在活性炭材料表面，由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种棒状活性炭材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：功能化活性炭颗粒60
‑
80份、羧甲基纤维素5
‑
15份、硅藻土1
‑
5份；所述功能化活性炭颗粒是通过将活性炭表面氧化，然后引入环氧基团，再接枝氨基硫脲基团制备得到。2.根据权利要求1所述的一种棒状活性炭材料，其特征在于，所述功能化活性炭颗粒的生产工艺具体为：
①
将活性炭置于浓硝酸中，在90
‑
100℃下回流1
‑
3h，使用去离子水将反应产物洗涤至中性后干燥，将经后处理过程的产物置于氯化亚砜中，搅匀，滴加N,N
‑
二甲基甲酰胺，于70
‑
80℃下反应24
‑
48h，得酰氯改性活性炭；
②
将酰氯改性活性炭材料超声分散于有机溶剂中，加入1,3
‑
二环氧甘油醚甘油，搅匀，将反应体系置于60
‑
80℃的温度下，反应6
‑
18h，反应结束后过滤分离出固体样品，使用去离子水对产物进行洗涤，真空干燥，得环氧改性活性炭；
③
向N,N
‑
二甲基甲酰胺中加入环氧改性活性炭，超声分散，加入1,3
‑
二氨基硫脲和氢氧化钠溶液，搅匀后，将体系置于70
‑
90℃下，搅拌反应12
‑
24h，反应结束后过滤收集滤饼，洗涤滤饼，真空干燥，研磨粉碎，得功能化活性炭颗粒。3.根据权利要求2所述的一种棒状活性炭材料，其特征在于，步骤
②
中，所述有机溶剂为四氢呋喃、1,4
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二氧六环或者氯仿中的任意一种。4.根据权利要求2所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：候威振，候明富，
申请(专利权)人：亳州市亚珠新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：