[发明专利]导电聚合物改性活性炭的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料制备方法，特别涉及一种用于工业污水或染料水净化处理的导电聚合物改性活性炭的制备方法。

背景技术

活性炭作为一种吸附材料被广泛的应用，它具有较强的吸附性和催化性能，且耐酸碱、耐热，不溶于水和有机溶剂，原料充足、易再生，是一种环境友好型吸附剂。活性炭广泛用于工业三废治理、溶剂回收、食品饮料提纯、载体、医药、黄金提取、半导体应用、电池和电能贮存等。应用领域的拓宽对活性炭性能提出了更高的要求，从而进一步促进了活性炭在原料、制备方法等方面的发展，也促进了不同品种特殊性能活性炭的研究开发。常用的改性方法有表面结构特性、表面化学性质和电化学性质3种。表面结构特性改性主要是从增大比表面积和控制孔径分布两方面展开，从而增大吸附量；表面化学性质改性主要是通过氧化还原改变表面含氧酸性、碱性基团的相对含量以及负载金属改性，从而改变对极性、极性较弱或非极性物质的吸附能力；电化学性质改性主要是通过加微电场改变活性炭表面的带电性和由此而产生的化学性质的变化，从而改变吸附性能。

近年来，很多学者越来越重视活性炭表面官能团的作用，并进行了大量的研究，如用强酸或强碱对活性炭材料的吸附表面化学性质改性。然而，不管是氧化改性还是还原改性，都只是改变活性炭表面的官能团，如果能将具有特殊功能或者具有特殊官能团的高分子功能性聚合物引入到活性炭孔道中，将会得到一种具有高选择性的吸附材料，这种材料既可以发挥活性炭的孔结构优势，还能利用聚合物的特有功能对废水中污染物进行清除。例如，聚甲基丙烯酸一N，N一二甲氨基乙酷可与某些金属离子形成稳定的鳌合物，从而去除水溶液中的金属离子。而且与小分子有机物改性剂相比，一般来说，聚合物改性没有毒性，本身比较安全，不会造成二次污染，而且提供丰富的官能团。经对现有技术的文献检索发现，在多孔碳的孔洞内直接加入聚合物制备用于吸附的复合材料已经得到很好的研究。这些复合材料以介孔碳为基体，直接将聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等聚合物渗入到介孔碳的孔洞中，制得物理混合的复合材料，并利用这种复合材料吸附维生素或者水处理等，其不足在于：介孔碳本身的制备比较复杂，不易批量生产。而且聚甲基丙烯酸甲酯是直接渗透进入基体，并没有与基体有机结合成一体，存在稳定性较差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于水处理的导电聚合物改性活性炭的制备方法，使其可成功实现导电聚合物原位聚合在活性炭表面，并且得到具有较大的比表面积的导电聚合物改性活性炭，同时，这种材料仍具有之前导电聚合物的功能性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

导电聚合物改性活性炭的制备方法：

(1)采用超声聚合法制备：

第一步，将活性炭分散于酸性溶液，进行超声分散；

第二步，加入导电聚合物单体，继续分散，使其均匀分散粘附在活性炭表面；

第三步，用滴液漏斗加入引发剂溶液，在超声波振动下反应，反应结束后用蒸馏水清洗抽虑产物、干燥，得到导电聚合物改性活性炭；

(2)采用固相合成法制备：

第一步，将活性炭和导电聚合物单体置于球磨机或研钵中，充分研磨混合；

第二步，加入引发剂，继续研磨，使反应充分进行；

第三步，研磨产物在室温条件下静置，用蒸馏水清洗抽虑产物、干燥，得到导电聚合物改性活性炭。

所述的导电聚合物改性活性炭的制备方法，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾、三氯化铁，浓度为2mol/L。

所述的导电聚合物改性活性炭的制备方法，活性炭与导电聚合物质量比为5∶1～5∶5，其中最佳配比为5∶1，导电聚合物单体与引发剂摩尔比为1∶1～3∶1，其中最佳配比为1∶1。

所述的导电聚合物改性活性炭的制备方法，导电聚合物单体为苯胺、吡咯、对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、吲哚；单体浓度为0.1g/L～5g/L，最佳范围1g/L～20g/L，最佳为10g/L。

所述的导电聚合物改性活性炭的制备方法，超声聚合法的酸性溶液为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸类无机酸或甲酸、乙酸、草酸、对甲苯磺酸和樟脑酸的有机酸，其浓度范围在0.1mol/L～2mol/L，最佳范围为0.5mol/L～1mol/L，最佳为1mol/L。