[发明专利]一种改性活性炭及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染物处理技术领域，尤其涉及一种改性活性炭及其制备方法和应用。

背景技术

大气中石油化工、燃料燃烧及汽车尾气的排放，室内环境中建筑和装饰材料均会产生有机气体(苯、甲苯、甲醛或丙酮等)，因其有毒、易燃、易致癌及易诱发基因突变等特性，近年来引发人们的广泛关注。空气剥离、反渗透吸收、生物降解、热力燃烧和催化氧化等方法可在一定程度上分离、净化有机气体，但其效率和成本均受限制。活性炭吸附法因其环境友好、可持续利用、成本低、效率高被证明为较适宜的有机气体处理方法。活性炭的制备条件，孔隙度，表面化学性质决定了活性炭对有机气体的吸附性能。

目前较为常用的活性炭改性方法为酸、碱(硝酸、磷酸、过氧化氢；氢氧化钠、氢氧化钾、氨水)改性、通过负载过渡元素金属离子，利用金属离子与有机气体分子之间的络合作用，能显著提高活性炭对有机气体分子的吸附性能，如US 5544626A介绍了吸附空气中氰化氢的双浸渍活性炭的制备方法，先后浸渍第一副族金属盐和第二副族金属碳酸盐将金属组合物负载在活性炭上，提高活性炭对氰化氢的防护时间和吸附性能；US 8343824B2介绍了浸渍锌化物和钼化物的活性炭作为吸附剂对二氧化硫和硫化氢等酸性气体有较好的吸附性；CN106076113A介绍了以纳米管限域活性组元催化剂为催化剂，将有机气体降解为二氧化碳和水。

综上所述，目前制备活性炭多采用同时浸渍多种金属元素的活性炭，利用活性炭发达的孔隙结构和较高的比表面积及金属元素与有机气体之间的结合提高活性炭的吸附性能；或以贵金属元素为催化剂负载在活性炭上，将有机气体催化氧化为二氧化碳或水。存在操作步骤繁琐，成本较高，工业化生产难度大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改性活性炭的制备方法，所用试剂常见，制备方法简单，易实现，成本低，易于实现工业化生产；制备的改性活性炭对有机气体具有较高的吸附性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭与单一过渡元素金属盐和水混合，得到改性活性炭前驱体；

(2)所述步骤(1)得到的改性活性炭前驱体依次经干燥、煅烧，得到改性活性炭。

优选地，所述步骤(1)中过渡元素金属盐包括锌盐、锰盐、镍盐、钴盐、钼盐或铜盐，且为硝酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、醋酸盐或氯盐。

优选地，所述步骤(1)改性活性炭前驱体中过渡元素金属盐的质量分数为0.1％～12％；

所述活性炭与过渡元素金属盐的质量比为1:(0.1～2.4)。

优选地，所述步骤(1)中混合的温度为15～65℃，所述混合的时间为4～24小时。

优选地，所述步骤(2)中干燥的温度为70～150℃，所述干燥的时间为12～72小时。

优选地，所述步骤(2)中煅烧依次包括第一煅烧和第二煅烧；所述第一煅烧在N₂气氛中进行，所述第二煅烧在CO₂气氛中进行。

优选地，所述第一煅烧的煅烧温度为400～900℃，所述第一煅烧的时间为0.5～2h。

优选地，所述第二煅烧的煅烧温度为400～900℃，所述第二煅烧的时间为0.5～2h。

本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法制得的改性活性炭，所述改性活性炭包括活性炭和负载在活性炭内部及表面的单一过渡金属氧化物，所述改性活性炭中过渡金属氧化物的质量百分含量为0.1～10％。

本发明还提供了上述技术方案所述的改性活性炭在吸附有机气体中的应用。

本发明提供了一种改性活性炭的制备方法，将活性炭与过渡元素金属盐和水混合，依次经干燥、煅烧，得到改性活性炭。本发明用单一的过渡元素金属盐一步法制备改性活性炭，制备方法简单，易实现，成本低，易于实现工业化生产；制备的改性活性炭对有机气体具有较高的吸附性能。

本发明的优点是：