[发明专利]一种活性炭复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种活性炭复合材料及其制备方法和应用。所述活性炭复合材料的制备方法包含如下步骤：(1)将活性炭置于硝酸溶液中，加热回流反应3～6h，然后用水洗涤至中性，干燥后得羧酸化活性炭；(2)将羧酸化活性炭和山梨糖醇加入有机溶剂中混合，然后再加入催化剂，进行加热回流反应10～16h，产物经洗涤、干燥后得山梨糖醇接枝活性炭；(3)取山梨糖醇接枝活性炭与松香加入有机溶剂中混合，然后加入催化剂，进行加热回流反应8～12h，产物经洗涤、干燥后得松香‑山梨糖醇接枝活性炭，即所述的活性炭复合材料。由该方法制备得到的活性炭复合材料能同时对水中的铅、铬、汞离子具有优异的吸附效果。

技术领域

本发明涉及活性炭材料制备技术领域，具体涉及一种活性炭复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染，其主要表现在水污染中；其中铅、铬、汞为水中的常见重金属污染物。由于重金属在人体内不能降解，长期接触重金属的水体会导致人体免疫力下降以及诱发多种慢性病以及各种肿瘤；因此，水体中的重金属污染严重威胁到人类的身体健康。

活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，是污水处理的常用吸附剂。活性炭虽然具有一定的吸附能力，但直接将活性炭应用于污水处理，其对重金属的吸附能力不佳；现有技术在采用活性炭处理重金属时，往往需要对活性炭进行改性处理。但现有技术制备得到的改性活性炭往往只能针对某一种重金属离子具有很好的吸附效果，很难同时对多种重金属离子同时具有很好的吸附效果。此外，现有技术开发的改性活性炭通常需要在酸性pH条件下才具有较好的吸附作用，对重金属的处理条件要求比较高，提高了工业化处理重金属废水的成本。因此，开发一种能够同时对多种重金属离子具有优异吸附效果且无需高要求处理条件即可实现吸附的改性活性炭具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活性炭复合材料的制备方法；由该方法制备得到的活性炭复合材料能同时对水中的铅、铬、汞离子具有优异的吸附效果。

本发明解决上述技术问题的具体方案如下：

一种活性炭复合材料的制备方法，其包含如下步骤：

(1)将活性炭置于硝酸溶液中，加热回流反应3～6h，然后用水洗涤至中性，干燥后得羧酸化活性炭；

(2)将羧酸化活性炭和山梨糖醇加入有机溶剂中混合，然后再加入催化剂，进行加热回流反应10～16h，产物经洗涤、干燥后得山梨糖醇接枝活性炭；

(3)取山梨糖醇接枝活性炭与松香加入有机溶剂中混合，然后加入催化剂，进行加热回流反应8～12h，产物经洗涤、干燥后得松香-山梨糖醇接枝活性炭，即所述的活性炭复合材料。

作为一种优选方案，步骤(1)中所述的硝酸为浓度为5～8mol/L的硝酸。

作为一种最优选方案，步骤(1)中所述的硝酸为浓度为6mol/L的硝酸。

作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与山梨糖醇的重量比为1:6～10。

作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与山梨糖醇的重量比为1:8。

作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与有机溶剂的用量比为1g：15～25mL；所述的有机溶剂为丙二醇。

作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与有机溶剂的用量比为1g：20mL。

作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与催化剂的用量比为1:0.5～1；所述的催化剂为二环己基碳二亚胺(DCC)。

作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与催化剂的用量比为1:0.8。