[发明专利]一种复合活性多孔碳材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明公开了一种活性碳材料，特别涉及一种复合活性多孔碳材料及其制备方法和应用，属于环保工程领域。

背景技术

近年来，可挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)所引发的气体污染已经发展成为了一个全球化的问题，越来越引起人们广泛的关注。VOCs在人体肝脏、肾脏、神经等方面均具有毒性，甚至有的具有致癌作用，严重的影响到人体的健康，造成环境的污染。而在众多VOCs气体中，甲醛是人类生活中接触的最常见，也是最有害的气体之一。

现有技术中去除甲醛的方法主要有活性炭吸附、植物去除法等方法。其中，通过改性活性炭纤维来吸附去除甲醛的方法已有相关报道，多数都是直接在活性炭纤维表面直接引入含氮基团，例如，专利CN103980759A公开了一种吸附-光催化复合式除甲醛的涂料的制备方法，包括：一、制备浓硝酸改性的ACF；二、将钛酸丁酯、乙醇和乙酸混合；三、将乙醇、乙酸和水混合，再加入尿素和九水合硝酸铁晶体，调节pH；四、制备含铁、氮的TiO₂溶胶；五、制备负载TiO₂的ACF；六、制备TiO₂/ACF复合粉体；七、与涂料混合。ACF的富集作用很大程度上解决了TiO₂效率低的问题，而TiO₂的催化作用又有效解决了吸附剂的饱和需再生问题，两者的特点进行互补，大幅度提高了降解甲醛的效率。但是，浓硝酸的使用增加了制备的危险性，吸附效率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种吸附速率快、吸附容量大、无二次污染的脱除甲醛类有机污染体的复合活性多孔碳材料及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种复合活性多孔碳材料，所述多孔碳材料具有有机多元酸、乙二胺或丙二胺的同时接枝，表面含有大量羧基、氨基以及酰胺基。

进一步的，所述有机多元酸为乙二酸、1,2-丙二酸或1,3-丙二酸。

进一步的，所述多孔碳材料是指聚丙烯腈基活性碳纤维、粘胶基活性碳纤维、沥青基活性碳纤维、酚醛基活性碳纤维等不同种类的活性碳纤维，以及所有种类的活性炭材料。

本发明还提供一种上述复合活性多孔碳材料的制备方法，包括：

步骤1：取多孔碳材料置于纯水中，清洗后干燥；

步骤2：将步骤1处理的多孔碳材料在一定浓度的有机多元酸溶液中超声浸渍一段时间，浸渍完成后于纯水中冲洗或浸泡一段时间；

步骤3：将步骤2处理的多孔碳材料在一定浓度的乙二胺或丙二胺溶液中超声浸渍一段时间，浸渍完成后置于纯水中冲洗或浸泡一段时间，然后一定温度下干燥，即得。

进一步的，所述步骤1中，所述清洗为在30-80℃恒温条件下超声0.5-12h，所述干燥为90-160℃干燥0.5-24h。

进一步的，所述步骤2中，所述有机多元酸的浓度为0.1mol/L-10mol/L。

进一步的，所述步骤2中，所述浸渍时间为0.5-24h；所述冲洗或浸泡时间为5-60min。

进一步的，所述步骤3中，所述乙二胺或丙二胺溶液的浓度为0.01mol/L-5mol/L。

进一步的，所述步骤3中，所述浸渍时间为0.5-24h；所述冲洗或浸泡时间为5-60min；所述干燥温度为80-160℃，干燥时间为3h。

本发明还提供一种上述复合活性多孔碳材料在甲醛处理方面的应用。

本发明提供一种复合活性多孔碳材料，用一定浓度的有机多元酸的溶液浸渍处理多孔碳，然后再采用乙二胺溶液浸渍处理羧基化的多孔碳材料，得到同时具有氨基和羧基的复合活性多孔碳材料。本发明制备的复合活性多孔碳材料表面含有大量的氨基和酰胺基团，能够吸附甲醛，达到去除甲醛的目的。

本发明提供的复合活性多孔碳材料及其制备方法和应用，具有以下有益效果：

本发明制备的复合活性多孔碳材料通过有机多元羧酸和有机多元胺的负载制备了表面同时含有大量羧基和氨基的多孔碳材料，该复合活性多孔碳材料表面极性强，对醛类等极性分子具有较高的吸附作用；且吸附速率快、吸附容量大。本发明提供的制备方法简单，易实现连续性或批量化生产。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的复合活性多孔碳材料表面官能团存在情况示意图；

图2为本发明实施例2制备的复合活性多孔碳材料表面官能团存在情况示意图；

图3为本发明实施例3制备的复合活性多孔碳材料表面官能团存在情况示意图；