[发明专利]负载阳离子表面活性剂的球形活性炭、其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种负载阳离子表面活性剂的球形活性炭、其制备方法和用途，其对阴离子表面活性剂等有机物的选择性吸附性能优异，应用范围非常广泛。通过步骤1)的磺化步骤中，引入了大量的磺酸基团或磺酰基团，既可以防止球形聚合物在碳化过程中因为高温引起坍塌，降低收率，同时由于其在碳化过程中可能被完全去除或是被部分去除，还可以对活性炭表面进行表面改性处理，提高活性炭表面酸性基团的含量；本发明的制备方法简便，可以实现在碳化步骤前使用硫酸对原料聚合物进行预处理，或者在碳化过程中对聚合物的原位处理，且通过与碱液和阳离子表面活性剂水溶液的配合使用，实现阳离子表面活性剂的负载，所述负载量可调节，高达30重量％。

技术领域

本发明涉及负载阳离子表面活性剂的球形活性炭、其制备方法和用途，属于活性炭材料的技术领域。

背景技术

活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，可具有较大的表面积，因此成为应用最广泛的吸附剂之一。目前，活性炭不仅用于去除色度、臭味，还可用于去除水中的部分有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。

活性炭通常通过对合适的含碳原料的碳化以及随后的活化而制备。研究发现，原料的不同可能影响活性炭产品的性质，例如其组成、孔隙度、硬度等。通常使用的原料包括但不限于椰子壳、废木料、泥炭、烟煤、沥青以及某些塑料。根据需要，活性炭可具有多种形式，例如碳粉、暗硬煤、碳粒、成型碳，以及从20世纪70年代末兴起的球形活性炭(SphericalActive Carbon,SAC)。

相对于前述其它形式的活性炭如碳粉、暗硬煤、碳粒等，球形活性炭在流动性、耐磨性及硬度等方面具有很多优点。然而，由于性能单一、衍生产品少、制备工艺复杂，导致其应用范围存在局限，且成本居高不下。

不仅如此，采用当前的工艺制备得到的活性炭的吸附性能一般，特别是对于某些亟需处理的物质吸附能力较差，需要进一步改善。

发明内容

为改善现有技术中存在的问题，本发明提供一种负载阳离子表面活性剂的球形活性炭制备方法，包括：

1)将球形聚合物磺化和碳化；

2)将步骤1)得到的产物浸泡于碱液中；

3)将步骤2)得到的产物浸泡于阳离子表面活性剂的水溶液中，无氧条件下干燥；

4)将步骤3)得到的产物活化，制备得到负载阳离子表面活性剂的球形活性炭。

根据本发明，所述方法还包括如下步骤：

5)将步骤4)得到的产物浸泡于阳离子表面活性剂的水溶液中，无氧条件下干燥，制备得到负载阳离子表面活性剂的球形活性炭。

根据本发明，步骤1)的所述球形聚合物优选经磺化和/或经硫酸处理的聚合物。

根据本发明，所述聚合物可以是均聚物或共聚物。其中，所述均聚物是指由一种单体发生聚合反应制备的聚合物，所述共聚物是指由两种或更多种的单体发生聚合反应制备的聚合物。

根据本发明，所述单体可以选自具有2～60个碳原子，并且具有至少1个碳碳双键的化合物，例如具有2～20个碳原子，并且具有至少1个碳碳双键的化合物。例如，所述单体可以选自下列物质：乙烯、丙烯、异丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、异戊烯、新戊烯、己烯、异己烯、新己烯、苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、戊二烯、异戊二烯、戊二烯、异己二烯、二乙烯苯、二乙二醇二乙烯基醚。

作为选择，所述共聚物的聚合物母体包括衍生自第一单体的结构单元和衍生自第二单体的结构单元，其中所述第一单体具有2～10个碳原子且含有至少一个碳碳双键，所述第二单体具有4～15个碳原子且含有至少两个碳碳双键。