[发明专利]一种尿素低温还原热解制备载银活性炭的方法

说明书

本发明涉及一种尿素低温还原热解制备载银活性炭的方法，以硝酸银和尿素络合溶液，再浸渗活性炭,经过加热分解和还原制得，先配制硝酸银和尿素摩尔比例为1～0.625：1，Ag离子质量浓度为0.01～0.6%的硝酸银‑尿素络合液；活性炭与络合液的比例为0.25～1Kg/升浸泡6～24小时；在循环氮气保护下进行热分解；清水洗涤后干燥，所得纳米银粒径为10~60nm；载银量0.01～0.4wt.%；银颗粒与活性炭结合力高，150r/min,25℃恒温水中振荡，600小时后，银的流失率≤30%；银颗粒分散性好，缩短了工艺流程，降低了反应温度，提高了载银活性炭的杀菌效率，减少了银用量。

技术领域

本发明涉及一种载银活性炭的方法。它是通过以硝酸银和尿素络合溶液，再浸渗活性炭,经过加热分解和还原，利用硝酸银和尿素络合物的反应热，获得高稳定性的活性炭表面吸附纳米银，用于纯净水净化杀菌等方面。

技术背景

本发明属于净化、杀菌等领域的纳米颗粒银改性的活性炭材料。

国内外饮用水深度净化活性炭(AC)，通常以载银为主。载银活性炭(AC/Ag)的制备方法主要包括浸渍法、掺杂法、电化学沉积法、还原法、超临界水浸渍法等，工业化应用较多的是浸渍法和还原法。

浸渍法是采用硝酸银、醋酸银等含银粒子水溶液浸泡AC，干燥后得到吸附了银离子的活性炭，然后经过升温分解得到氧化银，再在400～500℃煅烧若干小时，利用氧化银高温分解得到金属银。要求在惰性气体保护下煅烧，在煅烧过程及降温过程不能有空气渗入，一旦有空气渗入，易形成的金属银又会被氧化成氧化银，其最终产品质量不易控制。浸渍法制备AC/Ag工艺简单,成本低,无污染,银分布在AC表面,有利于杀菌。但此AC与银的结合主要是物理吸附，银容易流失，不能达到持久杀菌的效果。

还原法是将AC浸渍在含银溶液中一段时间,然后用一种还原剂把银离子还原成单质银的过程。以NaBH₄还原制备AC/Ag为例，具体过程为活性炭活化处理、在避光条件下长时间浸渍到AgNO₃溶液中，之后用蒸馏水洗涤直至洗涤液中无银离子检出，然后将上述AC浸渍在NaBH₄溶液中长时间，之后水洗除去剩余NaBH₄，于70℃真空长时间干燥。该法可以实现AC与银颗粒的良好结合。但还原法工序流程长；需要多次洗涤，水资源要求高；用到避光、真空等工艺，设备要求高；并且银颗粒主要以团聚状分布在AC的外表面和孔中，负载的银颗粒比较大,且杀菌效率不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有高效、持久杀菌作用的载银活性炭的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，采用一种能与银粒子发生络合作用的还原剂，将银离子以络合物形式吸附在活性炭的表面和微孔中，然后在较低的温度下快速还原、分解，获得分散性好、不易流失的载银活性炭。具体步骤如下：

(1) 硝酸银-尿素络合液制备：称取硝酸银晶体和尿素晶体，用蒸馏水溶解，获得银硝酸铵络合液。其中，硝酸银与尿素的摩尔比例为1～0.625：1之间，配制的水溶液中Ag离子质量浓度为0.01～0.6%。

(2) 银离子浸泡、干燥活性炭：将市售的净水活性炭，如果壳炭、煤质炭等，用蒸馏水洗净、烘干、放凉。用配制好的硝酸银-尿素络合液室温振荡、浸泡活性炭，浸泡时间为6～24小时；浸泡时活性炭与络合液的比例为0.25～1Kg/升；浸泡后在通风环境、避光环境滤干；然后在热风，如电热鼓风干燥箱，50～100℃干燥至恒重，脱除水和结晶水。

(3) 热分解反应：将浸泡干燥后活性炭升温至在150-360℃，保温时间为0.5～6小时。热分解时采用干燥的循环氮气保护，有条件时也可采用分解氨保护。采用推舟炉、网带式干燥炉、回转炉等连续加热炉可实现连续生产。升温速度控制在0.1～2℃/分钟，避免热分解反应过于剧烈而影响纳米银分散性和与活性炭表面的界面结合力。