[发明专利]负载离子液体活性炭的原位制备方法

说明书

技术领域

本发明属于活性炭领域，更具体涉及一种负载离子液体活性炭及其原位制备方法和应用。

背景技术

    活性炭因孔隙结构发达、比表面积大、表面官能团丰富、灰分含量低、化学性质(耐酸、耐碱、耐热)稳定、机械强度高、不溶于水和有机溶剂、可再生重复利用等优点，被广泛用于治理水体、空气、土壤等环境中有机、无机、细菌及尘埃等污染物。但由于活性炭品种少、技术含量低、缺少功能化高品质专用活性炭，制约我国活性炭行业迈向更高层次的应用。将活性炭改性处理，研制出能够对污染物进行高效、深度净化的功能活性炭，是降低活性炭使用成本、扩大其使用范围、提高其利用效率的有效途径，是活性炭行业未来发展的方向。

离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，它一般由有机阳离子和无机阴离子组成，与典型的有机溶剂不一样，离子液体一般不会成为蒸汽，所以在化学实验过程中不会产生对大气造成污染的有害气体，而且使用方便。更能引起化学家感兴趣的是，离子液体可以反复多次使用。此外，用离子液体做催化剂还可加速化学反应的过程。英国石油公司化学家莫兰说，如果英国石油公司在化工生产过程中采用离子液体，则可减少使用挥发性大的有机溶剂，降低对环境的污染，减少废物的产生。

挥发性有机污染物主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等；而在室内则主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等。在室内装饰过程中，VOC主要来自油漆、涂料和胶粘剂。当居室中挥发性有机污染物的浓度超过一定量时，在短时间内人们就会感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力的症状；严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。可对人体的肝脏、肾脏、大脑和神经系统产生较大的危害。居室内挥发性有机污染物近年来已引起各国重视。

发明内容

为了有效地解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种负载离子液体活性炭及其原位制备方法和应用，以活性炭为原料，采用原位法制备负载离子液体活性炭。本发明制备工艺简单，所制得的负载离子液体活性炭具有比原活性炭更高的吸附容量、更快的吸附效率，其推广应用可缓解我国炭品种少及数量紧缺问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种负载离子液体活性炭的原位制备方法，以活性炭为原料，采用原位法制备负载离子液体活性炭。所述制备方法的具体步骤为：

1)将活性炭用酸洗、水洗至中性，在100-120℃下烘干至恒重，待用；所述的活性炭为果壳炭或椰壳炭；

2)称取10g的活性炭装入500 mL的三口烧瓶中，加入100ml无水乙醇，搅拌下浸泡10~30min，接着加入0.1~1.0 mol N-甲基咪唑，反应30~60min后，加入0.1~2.0 mol溴代正丁烷或氯代正丁烷，反应20~50min，然后在50~120 ℃的油浴中加热反应1~3 h后，分离出固相产物，重复水洗至无Br^-检出为止；烘干，即制得负载[Bmim]Cl或[Bmim]Br的活性炭。

一种负载离子液体活性炭的原位制备方法，以活性炭为原料，采用原位法制备负载离子液体活性炭。所述制备方法的具体步骤为：

1)将活性炭用酸洗、水洗至中性，在100-120℃下烘干至恒重，待用；所述的活性炭为果壳炭或椰壳炭；

2)称取10g的活性炭装入500 mL的三口烧瓶中，加入100ml无水乙醇，搅拌下浸泡10~30min，接着加入0.1~1.0 mol N-甲基咪唑，反应30~60min后，加入0.1~2.0 mol mol溴代正丁烷或氯代正丁烷，反应20~50min，然后在50~120 ℃的油浴中加热反应1~3 h后，分离出固相产物，加入100 mL水作为反应溶剂，在搅拌下加入0.1~2.5 mol六氟磷酸钾或0.1~2.5 mol四氟硼酸钠，并在20~50℃下反应1~5 h，分离出固相产物，重复水洗至无Br^-检出为止；烘干，即制得负载[Bmim]PF₆或[Bmim]BF₄的活性炭。

本发明的显著优点在于：本发明制备工艺简单，所制得的负载离子液体活性炭具有比原活性炭更高的吸附容量、更快的吸附效率，其推广应用可缓解我国炭品种少及数量紧缺问题。

附图说明

图1是活性炭的氮气吸附等温线。

AC0表示未负载离子液体的活性炭；AC1表示负载离子液体的活性炭。

图2是活性炭对甲醛的吸附实验。