[发明专利]一种具有疏水性的炭基吸附剂制备方法

说明书

本发明公开了一种具有疏水性的炭基吸附剂的制备方法，以聚四氟乙烯为改性剂、以乙醇为溶剂，以预处理的粉末状核桃壳活性炭为载体，经过浸渍，搅拌，干燥后，浸涂于正己烷、二氧化硅、聚二甲基硅氧烷的混合液中，在常温自然风干制备出炭基复合材料。本发明的制备方法对炭材料固有结构影响不显著，制备的疏水碳基吸附剂具有稳定的化学性能和结构，对含水有机气体的吸附效果有显著的提高。

技术领域

本发明属于环境污染物处理技术领域，具体涉及疏水性炭基吸附剂的制备方法。

背景技术

挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是造成光化学烟雾、雾霾和产生臭氧的重要前驱体之一。环境中VOCs主要来源有工业源、交通源、农业源以及生活源，其中工业VOCs排放占比最多，约为总排放量的43％。

在工业废气中的常常含有大量的水蒸气，这些水蒸气在活性炭表面与VOCs形成竞争吸附，水蒸气易与活性炭表面的极性亲水位点(含氧光能团(-OH)、羧基(-COOH)等)键结合，并在活性炭上形成水簇，附着在活性炭表面影响活性炭对VOCs吸附效果，使得活性炭更换次数增多，增加运行费用。已有研究表明，通过利用不同疏水性有机化合物附着在吸附剂表面，从而提高吸附剂表面疏水性。但是，疏水性化合物附着在吸附剂表面存在堵孔和表面结构改变问题，降低吸附剂对目标污染的吸附能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：如何提供一种具有疏水性的炭基吸附剂制备方法，解决低表面能物质负载在活性炭，活性炭表面存在堵孔和表面结构改变，影响对目标环境污染物的吸附问题。

本发明的技术方案为：以聚四氟乙烯为改性剂、以乙醇为溶剂，以预处理的粉末状核桃壳活性炭为载体，经过浸渍，磁力搅拌，干燥后，浸涂于正己烷、二氧化硅、聚二甲基硅氧烷的混合液中，在常温自然风干制备出炭基复合材料。

具体为，一种具有疏水性的炭基吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)对粉末状核桃壳活性炭进行干燥处理；

(2)将步骤(1)处理后的活性炭润湿，滴加聚四氟乙烯乳液和乙醇溶液，搅拌后干燥，使活性炭负载聚四氟乙烯的负载量为10％-25％；

(3)将聚二甲基硅氧烷改性二氧化硅与正己烷混合超声制备溶液A，聚二甲基硅氧烷、固化剂和正己烷按照质量比为1︰0.1︰8制备溶液B，溶液A与溶液B按体积比29︰1混合超声制备溶液C；

(4)将步骤(2)处理后的活性炭浸涂于步骤(3)的溶液C中；

(5)室温烘干，获得疏水性炭基吸附剂。

进一步地，步骤(1)中，所述干燥处理为在80-110℃干燥12h以上。

进一步地，步骤(2)中搅拌时间为60-120min，干燥温度为100℃。

进一步地，步骤(3)中，所述聚二甲基硅氧烷改性二氧化硅通过以下方法制备：将聚二甲基硅氧烷和二氧化硅放入密闭容器中，二氧化硅放置于200目铁丝网上，加热至200℃，保持15h，得到聚二甲基硅氧烷改性二氧化硅。

进一步地，聚二甲基硅氧烷和二氧化硅的重量比例为100︰1。

进一步地，步骤(3)中，聚二甲基硅氧烷改性二氧化硅与正己烷混合超声30min制备溶液A，溶液A与溶液B混合超声5min制备溶液C。

进一步地，步骤(4)中，浸涂时间为10s，浸涂次数为3次。

进一步地，活性炭负载聚四氟乙烯后在浸涂前进行以下处理：使活性炭负载聚四氟乙烯过100目筛，然后进行压片。压片有利于浸涂，提高疏水性。

本发明的制备方法得到的疏水性炭基吸附剂在含水汽有机气体吸附上的应用。