[发明专利]一种活性炭基无机-有机复合型材料的制备方法及用途

摘要

本发明涉及一种活性炭基无机‑有机复合型材料的制备方法及用途，该方法以酸化活性炭、羟基磷灰石、羟基氧化铁、二氧化钛、酸化黏土、壳聚糖及聚乙烯醇为原料，采用原位聚合法，通过有机高分子交联，实现聚乙烯醇高分子链与壳聚糖高分子链之间的互穿，借助聚乙烯醇高分子链上的羟基与壳聚糖链上的氨基及羟基之间的氢键作用，形成互穿网络结构，对活性炭基复合材料进行完全包裹。从而获得吸附性能优异、使用寿命长及无额外离子泄露的绿色活性炭基无机‑有机复合型材料，并将得到的活性炭基无机‑有机复合型材料用于同时去除饮用水中的砷离子和氟离子，其效果对低浓度（5‑10 mg/L）砷离子（Ⅲ和Ⅴ）和氟离子的去除率高达99.9%，对高浓度（20‑200 mg/L）砷离子（Ⅲ和Ⅴ）和氟离子的去除率高达98.9%。

主权项

1.一种活性炭基无机‑有机复合型材料的制备方法，其特征在于，该方法以酸化活性炭、羟基磷灰石、羟基氧化铁、二氧化钛、酸化黏土、壳聚糖及聚乙烯醇为原料，采用原位聚合法，制备具有三维互穿网络结构的吸附材料，具体操作按下列步骤进行：a、按质量比为1:0.1‑0.5: 0.2‑0.8:0.1‑0.5:0.1‑0.5:0.1‑0.5:0.1‑0.5分别称取原料酸化活性炭、羟基磷灰石、羟基氧化铁、二氧化钛、酸化黏土、壳聚糖及聚乙烯醇，其中酸化活性炭为酸化石油焦活性炭、酸化竹基活性炭、酸化果壳活性炭或商业化酸化椰壳活性炭，酸化黏土为酸化海泡石、酸化膨润土、酸化高岭土、酸化蛭石、酸化凹凸棒或酸化硅藻土；b、将酸化活性炭加入到100 mL 5%乙醇和95%水的混合溶剂中，搅拌5 h，得活性炭分散溶液；c、将步骤b中活性炭分散溶液，加入羟基磷灰石、羟基氧化铁、二氧化钛、酸化黏土，用盐酸调节混合溶液pH值为6‑7，搅拌24h，得混合溶液；d、将步骤c中的混合溶液，加入体积浓度为5%的壳聚糖溶液，搅拌2 h后，再加入体积浓度为15%聚乙烯醇溶液，反应温度为20‑50 ℃，高速搅拌时间为1‑12 h；e、将步骤d中的混合溶液中加入预先配置好的海藻酸钠溶液或戊二醛溶液，调节溶液的pH值为4‑5，继续搅拌至溶液变为凝胶物；f、将步骤e所得凝胶物转移至冷冻干燥机中冷冻24 h后再抽真空干燥或恒温干燥箱中80℃干燥24h，即得活性炭基无机‑有机复合型材料。