[发明专利]一种多孔碳吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多孔碳吸附剂及其制备方法和应用，制备步骤是：以葡萄糖和十二烷基硫酸钠（十二烷基硫酸钠也可以称为软模板剂）为碳源，将硅砂或玻璃纤维、葡萄糖、十二烷基硫酸钠、水和乙二胺混合，加热进行水热碳化反应，使形成的多孔碳包覆在硅砂或玻璃纤维表面；反应后过滤，过滤所得样品在氢氧化钾存在下煅烧活化，或煅烧后潮解，得多孔碳吸附剂。本发明将密度较小的多孔碳包覆在密度较大的硅砂或玻璃纤维上，该多孔碳吸附剂使用后很容易通过沉降或过滤从溶液中分离出来，既保留了多孔碳较强的吸附效果，又克服了多孔碳质量轻给其在吸附和吸附金属离子后在玻璃配料中再利用工作带来的不便，方便其作为吸附剂和着色剂的使用。

技术领域

本发明涉及一种新型的多孔碳吸附剂,具体涉及一种包覆在硅砂表面的多孔碳吸附剂,还涉及该吸附剂的制备方法及其吸附金属离子用作玻璃着色剂的应用。

背景技术

活性炭是一种高比表面积、性能优良的吸附剂，广泛应用吸湿、除臭、废水处理等多个领域。但其质量轻，作为废水处理吸附剂使用后，漂浮在废水表面且难以收集；采用过滤方式除去时，活性碳还易粘附在过滤介质表面，堵塞过滤介质的孔道，降低过滤效率。

为了解决活性炭质量轻、难于回收的问题，有人提出将活性碳包覆在质量较重的硅砂上，在不影响其吸附性能的情况下降低其回收难度。例如，Wenjun Hou等(Hou W,ZhangY,Liu T,et al.Graphene oxide coated quartz sand as a high performanceadsorption material in the application of water treatment[J].RSC Advances,2015,5(11):8037-8043.)直接将氧化石墨烯利用硅烷偶联剂包覆在硅砂上用作废水处理，但石墨烯价格较贵且此包覆方法较为繁琐，很难实现工业化生产。V.Poornima Parvathi(Parvathi V P,Umadevi M,Raj R B.Improved waste water treatment by bio-synthesized Graphene Sand Composite[J].Journal of environmental management,2015,162:299-305.)用此方法制备出了石墨烯-硅砂复合材料，用作光催化和杀菌等,但所得的材料没有孔结构或孔结构简单,比表面积较低。

铬离子可使玻璃呈绿色，通常以Cr₂O₃、K₂Cr₂O₇以(或Na₂Cr₂O₇)的形式引入玻璃。专利2015101468634公布了采用活性碳吸附水溶液或废水中三价或六价铬离子形成新型着色剂，然后用于玻璃着色，为废水中铬离子提供了很好的回收方式。但因为活性碳质轻、难于过滤的问题，在吸附铬离子及将其用于玻璃中均不方便。

由此可以看出，寻找一种简单、有效的将多孔碳包覆到硅砂上的方法对于多孔碳吸附剂的应用有很好的意义。

发明内容

针对活性炭存在的质轻、难于过滤的问题，本发明提供了一种多孔碳吸附剂及其制备方法，该吸附剂将密度较小的多孔碳包覆到密度较大的硅砂或玻璃纤维上，既保留了多孔碳较强的吸附效果，又克服了多孔碳质轻、难于过滤的缺陷，该方法操作简单、易于实施，多孔碳牢固包覆在硅砂或玻璃纤维表面，性能优良。

本发明还提供了一种该多孔碳吸附剂在玻璃制备中的应用，多孔碳吸附剂可以吸附废水中的铬离子，铬离子是一种常用的玻璃着色剂，且吸附剂中的硅砂或玻璃纤维可做玻璃的组分，因此吸附铬离子后的多孔碳吸附剂可以用做玻璃着色剂，用于玻璃制备中，回收利用了铬离子，避免了二次污染。

本发明具体技术方案如下：

一种多孔碳吸附剂的制备方法，该方法包括以下步骤：