[发明专利]一种利用盐卤溶液为模板-化学活化剂制备涤纶纺织废料基活性炭的方法

说明书

本发明公开一种利用盐卤溶液为模板‑化学活化剂制备涤纶纺织废料基活性炭的方法，即以涤纶纺织废料为炭的前驱物，以盐卤溶液为模板剂来制备多孔活性炭，盐卤溶液中含有氯化镁，将其与涤纶纺织废料混合热解后形成炭包覆氧化镁，用盐酸将氧化镁颗粒溶解后便在炭表面形成大小为20‑40 nm的介孔结构；同时，氯化镁又具有化学活化作用，在活性炭内部及表面形成大量1.2‑1.8 nm的微孔结构。该方法制得的活性炭比表面积介于601‑1398 m²/g之间。该制备方法具有低成本高效率的优点，所得活性炭作为吸附材料，对Cr(VI)吸附速率快，吸附容量大，在对涤纶纺织废料资源化利用的同时又达到了“以废治废”的目的。

技术领域

本发明涉及涤纶纺织废料资源化利用及活性炭制备领域，具体涉及一种利用盐卤溶液为模板-化学活化剂制备涤纶纺织废料基活性炭的方法。

背景技术

我国废旧纺织品年产量达到2600万吨，其中天然纤维约占30％，化学纤维约占70％，综合回收利用率却不足10％，大量的废旧纺织品已经严重污染了环境。因此需要合适的方法来处理处置这部分固体废物，如果能利用涤纶纺织废料来制成活性炭，既能达到废物资源化利用的目的，又能降低活性炭的生产成本。

活性炭具有丰富的孔隙结构和含氧官能团，能作为吸附剂、催化剂载体等被广泛的应用。活性炭的活化方法主要有物理活化[1]、化学活化[2]和物理-化学活化法[3]。但是，利用这些传统方法制备活性炭存在如下缺陷：1、比表面积较小；2、孔隙难以控制，以微孔和大孔为主，介孔较少；3、活化剂消耗量大，并且部分化学活化剂本身就是一种污染物，在水处理过程中，残留在活性炭上的活化剂会溶于水中，从而造成新的污染。

近年来以氧化镁为模板剂的模板法开始出现[4]。该法以氧化镁作模板剂，所得炭的孔隙部分继承了来自于氧化镁前驱体经加热后形成的氧化镁颗粒的尺寸和形态，不仅可以得到含大量均匀中孔的活性炭，而且非常适用于以热塑性聚合物为炭的前驱物。与传统化学活化剂如氯化锌相比，镁是是人体的必需元素之一，毒性不大，对环境污染较小，能有效防止次生污染的产生。

专利201110283711.0公布了氧化镁模板协同氢氧化钾活化制备多孔炭材料的方法。该方法以煤沥青为炭源，纳米氧化镁为模板，氢氧化钾为化学活化剂混合热解制得用于电容器的多孔炭材料。所制备的多孔炭材料介于439-1394m²/g之间，总孔容介于0.23-0.94cm³/g之间，平均孔径介于1.95-3.36nm之间。

论文Acevedo B,Barriocanal C.Preparation of MgO-templated carbons fromwaste polymeric fibres.Microporous and Mesoporous Materials.2015；209:30-7.中提出了以柠檬酸镁为氧化镁的前驱体，废弃轮胎纤维为炭的前驱物混合热解制备活性炭。制得比表面积为502-819m²/g的，孔隙大小为4-7nm的活性炭。

传统氧化镁模板法制备活性炭仍存在如下问题：1、活性炭制备过程中所用的炭源为各类商业高聚物，原料成本较高；2、所用有机镁盐为高纯度化学药剂，不仅增加生产成本，而且有较高的高温残炭率，限制了比表面积的进一步增加；3、上述方法只能制备孔径分布在2-15nm的活性炭。

参考文献：

[1]、Faramarzi A,Kaghazchi T,Ebrahim HA,Ebrahimi AA.Experimentalinvestigation and mathematical modeling of physical activated carbonpreparation from pistachio shell.Journal of Analytical and AppliedPyrolysis.2015；114:143-54.