[发明专利]一种富氧活性炭的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种富氧活性炭的制备方法及应用，将多孔活性炭在强酸、硝酸锌/硝酸钠等催化剂的条件下，通过高锰酸钾及双氧水的复合氧化反应制备成富氧活性炭，该反应制得活性炭的多孔结构上拥有大量的羟基、羰基、羧基等含氧化学基团，该富氧活性炭可被直接装配成活性炭滤芯进行使用，同时，可将改性粉末活性炭制备成成型的炭膜，增加水体通过活性炭多孔结构中的流道，从而进一步提升该改性活性炭对铅等重金属离子的滤除效能，可广泛应用于各类水净化装置及水处理工程设备中。

技术领域

本发明属于水净化领域，具体涉及一种富氧活性炭的制备方法及应用。

背景技术

我国作为饮用水水源的地表水主要为河流、湖泊及水库，对这几类水体的监测分析表明，这些地表水已经受到了诸如铅、镉等重金属的污染。重金属易通过食物链而被生物富集，构成对生物和人体健康的严重威胁。水源水的污染不仅给生物和人体健康带来了较大的危害，而且对自来水厂传统的净水工艺和水质造成很大影响。随着人民生活质量的不断提高，检测分析手段的进步，人们对饮用水水质的要求将更加严格，相应的供水水质标准也在不断提高。因此，如何有效地去除饮用水中的重金属，已成为当下一个急需解决的环境问题。

以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害。例如：铅是一种分布广、有蓄积性的环境污染物，其性质稳定，是对人体极为有害的重金属元素，同时还严重危害儿童的健康。随着工业和其他行业的迅速发展，铅的大量使用，铅污染已经从职业环境向水、大气、食品、医药及日常生活环境扩展，因此除铅已成为各领域所面临的紧迫问题。

其中，废水中的铅主要来自铅矿的开采、冶炼及工业生产的排放，汽车尾气排放也可造成水污染。水中铅浓度达到0.1mg/L时，将抑制水体的自净作用，生活饮用水国家标准规定铅含量不得高于0.01mg/L，而污水中铅含量远远高于标准，因此水处理除铅技术已成为研究重点。传统处理铅的化学方法主要有：沉淀法、凝聚法、吸附法、离子交换法、反渗透法等等。

在净水行业中，当前常规的处理方法为反渗透过滤法，反渗透纯水机对于重金属(包括铅)的滤除功效非常好，但是其非常浪费水，反渗透技术伴随着大量的废水排放，其产1升的纯水需要排掉3-8升的废水(视使用环境与温度有所不同)，能替代反渗透净水技术的新型滤除重金属技术需求强烈。

活性炭可有效去除水中的有机物、余氯、放射性物质，并有脱色、去除异味等功效，其已被认为是净水产品的标准配置。现在净水行业常用的活性炭滤芯有散装活性炭滤芯和成型活性炭棒滤芯两大类。然而当前的活性炭滤除重金属(铅)效能较低，需要进行深度开发，提升其除铅功效。

活性炭的吸附特性不但取决于它的孔隙结构，而且取决于其表面化学性质，比表面积和孔结构影响活性炭的吸附容量，而表面化学性质影响着活性炭同极性或者非极性吸附质之间的相互作用力。活性炭本身的主要成分是碳，其本身没有极性，呈疏水性，但碳材料在空气中被氧气、水等氧化剂氧化而生成少量的羰基、羧基、羟基等官能团，从而提升了活性炭对极性物质的吸附效能，但总体上说其对重金属的滤除效能依旧较低。

发明内容

针对现有技术存在的问题与不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种富氧活性炭的制备方法及应用，由该方法制备而成的成型炭膜在实现物理过滤的同时，对重金属铅离子具有高效的滤除效能，可广泛应用于各类水净化装置及水处理工程设备中。

为实现上述的目的，本发明第一方面采用的技术方案如下：

一种富氧活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以复合催化剂，在低温条件下通过高锰酸钾对活性炭进行预氧化，调节溶液pH值，然后将水浴加热，搅拌反应；

(2)将步骤(1)的反应浴冷却，进行复合氧化，搅拌反应一定时间后停止，从而使活性炭表面形成大量的羟基、羰基和羧基基团；