[发明专利]一种用于尿素吸附的微孔活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于尿素吸附的微孔活性炭及其制备方法和应用，通过碱金属化合物活化碳料或活性炭制备，所述微孔活性炭的比表面积1500m²/g，微孔比表面积500m²/g，微孔孔容0.4cm³/g，微孔孔径为0.4～1.5nm。本发明提供的微孔活性炭对尿素具有高的吸附容量，活化后的活性炭可用于溶液中尿素的吸附及透析液再生系统，极大的简化移动式或穿戴式透析机的开发。

技术领域

本发明涉及尿素吸附材料的制备领域，具体涉及一种用于尿素吸附的微孔活性炭及其制备方法和应用。

背景技术

肾功能衰退或丧失时，导致体内各种毒素在血液或组织中累积，对身体造成严重损害，危及生命。血液透析和腹膜是治疗肾功能衰竭、丧失或替代的有效疗法。最近的研究表明，与常规的间歇式透析治疗相比较，更高频次的治疗或持续治疗与良好的治疗效果具有正相关性。开发便携式或穿戴式的透析机，一方面可以实现持续治疗的目的，提高治疗效果，另一方面有利于改善病患的生活质量，节约成本。将透析液再生循环使用，能极大地减少外加水源，减小透析机的重量和尺寸，是开发移动式或可穿戴式透析机的一种有效方式。

有效地移除尿素，实现透析液再生循环是该领域面临的最大难点。基于脲酶分解尿素开发出的REDY系统是目前研究最广泛的技术，能有效的清除尿素，实现透析液再生。然而，中性的尿素被脲酶分解后，形成的碳酸铵导致透析液的酸碱失衡，同时为清除产生的铵离子，需要采用离子交换树脂，导致透析液中的离子浓度也出现失衡，需要复杂的调控系统，在实际应用中存在较大的风险。

直接吸附尿素，是一种简单有效的方式，迄今为止，还未开发出具有实用价值的尿素吸附材料。活性炭是一种广谱的吸附材料，可以清除透析液中除了尿素外的各种毒素。目前已知的活性炭对尿素的吸附容量低，不能满足实际使用的需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种用于尿素吸附的微孔活性炭及其制备方法和应用。

本发明的目的之一在于提供一种用于尿素吸附的微孔活性炭，通过碱金属化合物活化碳料或活性炭制备，所述微孔活性炭的比表面积1500m²/g，微孔比表面积500m²/g，微孔孔容0.4cm³/g，微孔孔径为0.4～1.5nm。

根据本发明的一些优选实施方式，所述微孔活性炭的比表面积1500～3000m²/g，微孔比表面积500～2000m²/g，微孔孔容为0.4～0.8cm³/g，微孔孔径为0.4～1.5nm。

根据本发明的一些优选实施方式，所述碱金属化合物选自钾、钠或锂的单质、无机物及C1-C16的有机物中的一种或多种；优选的，所述碱金属化合物选自钾、钠或锂的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、氧化物、氢化物、氯化物、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、C1-C16的烷氧基化合物、C1-C16的酚羟基化合物和C1-C16的羧酸盐中的一种或多种，更优选为氢氧化钾、氧化钾、碳酸钾或碳酸氢钾。

根据本发明的一些优选实施方式，所述碳料为焦化碳料，优选为60-300目的椰壳碳化料。

本发明的另一目的在于提供一种所述微孔活性炭的制备方法，包括由所述碱金属化合物和所述碳料在惰性气氛条件下，于750～1000℃，进行活化1～4h的步骤。

根据本发明的一些优选实施方式，所述碱金属化合物与所述碳料的质量比为1:1～6:1，优选为1.5:1～3:1。

根据本发明的一些优选实施方式，反应温度为800～900℃。

根据本发明的一些优选实施方式，所述微孔活性炭制备还包括水洗、酸洗及干燥的后处理步骤。