一种超疏水活性炭改性材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超疏水活性炭改性材料的制备方法，运用化学液相浸渍法，以三甲基氯硅烷为改性剂，无水甲醇为溶剂，分别以预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭为载体，经过液相浸渍、真空干燥、普通鼓风干燥制得，疏水性能分别通过接触角测试和液态水吸附实验来检测，并运用苯吸附实验和碘值测试来验证吸附性，制备过程简单，耗材量小，制备条件温和，在室温下即可进行，制备的活性炭改性材料具有超疏水的表面化学性能和较大的孔容，弥补了高湿度下多孔炭材料易吸湿、吸附目标有机物的容量小的不足，易于回收，可重复循环利用，不仅节约了工业成本，更为工业化应用奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于活性炭改性材料制备
，尤其涉及。
技术介绍
近年来，植物叶表面的超疏水现象引起了人们的关注。所谓植物超疏水能力，就是植物叶面具有显著的疏水，脱附，防粘，自清洁功能等。超疏水性就是表面浸润性的主要研究内容之一，研究表明，固体表面的润湿性是由其化学组成和微观几何结构共同决定的，此夕卜，外场如光、电、磁、热等对固体表面的润湿性也有很大影响。自从Wenzel和Cassie发表了一系列浸润性的文章以来，大量实验和理论成果不断被报道。所谓超疏水表面一般指与水的接触角大于150°的表面，这类材料在工农业生产和人们的日常生活中都有着非常广阔的应用前景。例如，超疏水界面材料用于室外天线，可以防积雪，从而保证高质量信号的接收；涂在轮船的外壳、燃料储备箱，可以达到防污、防腐的效果；用于水中运输工具和水下核潜艇，可以减少水的阻力，提高行驶速度；用于微量注射器针尖，可以完全消除昂贵的药品在针尖上的粘滞及由此带来的针尖污染；还可以用来修饰多孔材料，增强其在高湿度下的抗湿性能。自1996年Onda首次在实验室人工合成出超疏水表面以来，超疏水表面越来越受关注。超疏水表面的制备一般采用两种方法，一种是在粗糙表面修饰低表面能物质，另一种是在疏水性表面构造粗糙结构。但用低表面能物质修饰多孔炭材料存在两个问题(I)用低表面能物质负载到活性炭表面存在堵孔现象；(2)简单的负载在活性炭表面容易造成低表面能物质的流失，从而影响其疏水性能。
技术实现思路
本专利技术提供了，旨在解决目前采用用低表面能物质修饰多孔炭材料存在用低表面能物质负载到活性炭表面存在堵孔现象、简单的负载在活性炭表面容易造成低表面能物质的流失，从而影响其疏水性能的问题。本专利技术的目的在于提供，该制备方法以三甲基氯硅烷为改性剂，无水甲醇为溶剂，分别以预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭为载体，经过液相浸溃、真空干燥、普通鼓风干燥制得超疏水活性炭改性材料。进一步，该制备方法的具体实现步骤为步骤SI I，对煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭进行预处理步骤S111，分别以比表面积为600_1500m2/g的椰壳颗粒活性炭和煤质柱状活性炭为原料，先采用浓度为l_4mol/L的氢氧化钠溶液浸溃振荡10-24小时，过滤得滤液；步骤S112，用去离子水洗涤至滤液为中性，再以3. 83-18. 09￥七％的盐酸溶液浸溃振荡10-24小时后，过滤，用去离子水洗涤至滤液为中性；步骤S113，样品装入烧杯加适量去离子水，接着放入在功率为500-1000W的超声波仪中清洗30-90min，过滤后置于80_130°C干燥箱中干燥14-20小时；步骤S114，干燥后的活性炭置于活化炉中，以氮气为载气和保护气，升温速率为280-285K/min，在750-850°C条件下用流速为3. 1-7. 5mL/min的水蒸气活化处理O. 5-2小时，最后将预处理样置于干燥器中保存备用；步骤S12，对预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭进行化学改性步骤S121，将5_20g预处理过的活性炭浸溃于25-100mL三甲基氯硅烷的甲醇溶液中，两者的体积比为10-15 12-17，室温下振荡30-90min，静置20-24小时后过滤；步骤S122，将过滤所得样品放入真空干燥箱中抽真空除去多余的三甲基氯硅烷和甲醇溶剂，于60-90°C真空干燥20-24小时，冷却至室温后取出；步骤S123，改用鼓风恒温干燥箱，100-130°C加热24小时，改性样品于干燥器中保存备用。进一步，该制备方法采用4-8目的椰壳颗粒活性炭、直径为2_3mm的煤质柱状活性炭。进一步,所述超疏水活性炭改性材料的疏水性能分别通过接触角测试和液态水吸附实验来检测，并运用苯吸附实验和碘值测试来验证吸附性。本专利技术提供了，运用化学液相浸溃法，以三甲基氯硅烷为改性剂，无水甲醇为溶剂，分别以预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭为载体，经过液相浸溃、真空干燥、普通鼓风干燥制得，疏水性能分别通过接触角测试和液态水吸附实验来检测，并运用苯吸附实验和碘值测试来验证吸附性，制备过程简单，耗材量小，制备条件温和，在室温下即可进行，制备的活性炭改性材料具有超疏水的表面化学性能和较大的孔容，弥补了高湿度下多孔炭材料易吸湿、吸附目标有机物的容量小的不足，易于回收，可重复循环利用，不仅节约了工业成本，更为工业化应用奠定了基础。附图说明图1是本专利技术实施例提供的超疏水活性炭改性材料的制备方法的流程图；图2(a)是本专利技术实施例提供的煤质柱状活性炭及其改性材料在水中的表观状态示意图；图2(b)是本专利技术实施例提供的椰壳颗粒状活性炭及其改性材料在水中的表观状态；图3 (a)是本专利技术实施例提供的水滴分别在原活性炭粉上的表观状态；图3(b)是本专利技术实施例提供的水滴在玻璃板上的表观状态；图3(c)是本专利技术实施例提供的水滴在改性的新型活性炭粉上的表观状态；图4是本专利技术实施例提供的煤质柱状活性炭及其改性材料与水的接触角示意图；图5是本专利技术实施例提供的椰壳颗粒状活性炭及其改性材料与水的接触角示意图；图6是本专利技术实施例提供的煤质柱状活性炭及其改性材料对水吸收率随浸溃时间的变化关系不意图；图7是本专利技术实施例提供的椰壳颗粒状活性炭及其改性材料对水吸收率随浸溃时间的变化关系不意图；图8是本专利技术实施例提供的煤质柱状活性炭、椰壳颗粒状活性炭及其改性材料的碘吸附值图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定专利技术。 本专利技术的目的在于提供，该制备方法以三甲基氯硅烷为改性剂，无水甲醇为溶剂，分别以预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭为载体，经过液相浸溃、真空干燥、普通鼓风干燥制得超疏水活性炭改性材料。图1示出了本专利技术实施例提供的超疏水活性炭改性材料的制备方法的实现流程。该制备方法的具体实现步骤为步骤SI I，对煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭进行预处理步骤S111，分别以比表面积为600_1500m2/g的椰壳颗粒活性炭和煤质柱状活性炭为原料，先采用浓度为l_4mol/L的氢氧化钠溶液浸溃振荡10-24小时，过滤得滤液；步骤S112，用去离子水洗涤至滤液为中性，再以3. 83-18. 09 七％的盐酸溶液浸溃振荡10-24小时后，过滤，用去离子水洗涤至滤液为中性；步骤S113，样品装入烧杯加适量去离子水，接着放入在功率为500-1000W的超声波仪中清洗30-90min，过滤后置于80_130°C干燥箱中干燥14-20小时；步骤S114，干燥后的活性炭置于活化炉中，以氮气为载气和保护气，升温速率为280-285K/min，在750-850°C条件下用流速为3. 1-7. 5mL/min的水蒸气活化处理O. 5-2小时，最后将预处理样置于干燥器中保存备用；步骤S12，对预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭进行化学改性步骤S121，将5_20g预处理过的活性炭浸溃于25-100mL三甲基氯硅烷的甲醇溶液中，两者的体积比为10-15 12-17，室温下振荡30-90min，静置20-24小时后过滤；步骤S122，将过滤所得样品放入真空干燥箱中抽真空除去多余的三甲基氯硅烷和甲醇溶剂，于60-90°本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超疏水活性炭改性材料的制备方法，其特征在于，该制备方法以三甲基氯硅烷为改性剂，无水甲醇为溶剂，分别以预处理后的煤质柱状和椰壳颗粒状活性炭为载体，经过液相浸渍、真空干燥、普通鼓风干燥制得超疏水活性炭改性材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑经堂，肖慧吉，郅利鹏，梁鹏，吴明铂，薛庆忠，刘倩，江波，闫子峰，仇实，卫振兴，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：