[发明专利]一种C-SiO2吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附材料的制备方法，具体涉及一种由四氯化硅及含碳物质通过节能减排的低温化学法碳化技术制备C-SiO₂吸附材料的方法，属于功能吸附材料领域。 

背景技术

基于碳材吸附材料——活性炭优异的吸附性能，从上世纪六、七十年代起环境保护逐渐成为活性炭最大的消费领域，包括气、液相吸附的环保用活性炭占发达国家总用量的60%以上。我国水资源严重短缺。在此背景下，水处理即水资源的循环利用成为活性炭的最大市场，同时也是增长最快的领域之一，预计未来几年国内的年均增长率为15%-20%。而近二十年来随着科技的不断发展，活性炭各种各样的制品不断涌现，如超细活性炭、多功能混合活性炭等。 

生产活性炭材料除用煤等不可再生资源外，也可用农作物秸秆及木屑等宝贵的农林资源，因其含有纤维素的结构为(C₆H₁₀₀₅)n。然而经济的发展导致农作物秸秆及木屑利用收益不高，许多秸秆及木屑成为废弃物或直接焚烧的现象普遍存在，严重危害环境。而木质活性炭又具有资源综合回收利用，可再生的循环经济属性，如何更好合理利用这一宝贵资源是值得研究的课题。 

虽然目前国内外多采用物理法生产活性炭，不另加化学试剂，相对有益环保，但因高温碳化通常温度高于800℃，碳化时释放出大量二氧化碳、一氧化碳、甲醇、木焦油等液体产物，碳利用率低。用氯化锌作活化剂，氯化锌在炭化中有脱水作用，虽然木质原料中的氢、氧元素多数能以水的形式逸出，但炭化温度仍高于500℃，在碳化过程仍有焦油的产生，同时在炭化活化时有部分氯化锌和氯化氢进入大气，污染环境。氢氧化钾活化法可得到高比表面活性碳，通常以熔融的无水氢氧化钾处理，激烈的反应产生非常高的多孔性，比表面积可高达3000m²/g。但由于活化过程中单质钾释放所导致的爆炸性问题和大量使用KOH所导致的活性炭的成本极高，国内外研究较多，但国内还没有生产，国外也仅有日本和美国能够商业化生产。磷酸法生产活性炭要加热到400-600℃，得率较大，成本较低，但仍会有一定量副产物如焦油的产生。为了更好抑制焦油产生，提高碳的利用率，寻找低温碳化技术是许多科技工作者共同关注的课题。研究表明：磷酸活化生产活性炭，若在120℃，要加热12小时才能基本使木纤维碳化，副产物相对少，实现了减排，但碳化时间过长，也不能有效节能；若改用浓硫酸，虽可不加热使木纤维碳化，但因浓硫酸难挥发，又存在分离困难的问题。因此，寻找更好的低温碳化技术，从根本上实现活性碳生产的节能减排，是一个值得研究的重要课题。 

矿物吸附材料是最安全的吸附材料，除了活性炭，还有二氧化硅、硅澡土、沸石、活性白土、硅藻纯（以硅藻土、电气石及其它纯天然矿物材料为主要成分的新一代空气净化产品）等，其它多功能吸附材料如以活性炭为载体负载水合氧化铁，可以有效地改善材料对水溶液中草甘膦的吸附性能。如美国专利（US Pat No. 4，125，482，merck；US Pat No . 4，150，045，Calgon ）利用活性炭和二氧化硅的预涂过滤工艺，可从食用油中去除颜料。中国专利（CN1583243）用煤矸石为原料制备活性炭/沸石双功能吸附材料，可用于工业废水处理。中国专利（CN1628901）将活性炭、硅胶微粉及高分子粘胶剂进行有效组合、可提高材料的吸附选择性和机械强度。中国专利（CN101785990）通过用四氯化硅与水反应产生硅酸和盐酸用作活化剂，或外加化学试剂如氧化钙等制备不同氯化物活化剂，并与含碳废弃物混和在高温下碳化或活化也可得到性能良好的吸附材料，但此技术由于不能有效利用四氯化硅的能量及对木屑的浸蚀性，最终导致仍离不开传统生产活性炭需高温碳化的方法。 

发明内容

本发明旨在解决现有技术在制备吸附材料的工艺过程中，碳化温度过高、能耗大、对环境造成污染、有一定安全隐患、成本较高等问题，提供一种通过节能减排的低温碳化技术制备C-SiO₂吸附材料的方法。 

本发明是按如下的技术原理来实现发明目的。