[发明专利]一种棒状活性炭材料及其生产工艺

说明书

本发明涉及活性炭技术领域，公开了一种棒状活性炭材料及其生产工艺，该棒状活性炭材料包括以下重量份的原料：功能化活性炭颗粒60‑80份、羧甲基纤维素5‑15份、硅藻土1‑5份，通过在活性炭材料表面键合具有吸附活性的功能性官能团，促进活性炭材料与废水中的重金属离子产生螯合、配位等多重作用，配合活性炭材料本身的物理吸附作用，使得制备的棒状活性炭材料具有优异的重金属离子吸附性能，表现出更高的重金属离子吸附容量。

技术领域

本发明涉及活性炭技术领域，具体涉及一种棒状活性炭材料及其生产工艺。

背景技术

众所周知，水是人类生存的必需品，水资源的保护应当受到高度重视，但是近年来水污染问题不断曝光，各种具有持续性、剧毒性和难以降解的重金属污染物大量排放，导致水资源污染严重，尤其是Pb²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺等，可以通过富集在微生物、水生植物或者动物等生物体内，再经过食物链进入人体，或者通过饮用水直接进入人体，严重危害人体健康，因此，重金属污染已经成为水环境中的重要问题之一，而且近年来人们对自身健康问题越来越重视，因此，高效去除水资源中的重金属离子，提高饮用水安全，成为研究热点。

当下常见的重金属离子去除方法主要还是采用吸附技术，由于活性炭比表面积大，且具有大量的微孔结构，因此可以作为吸附材料，在吸附技术中广泛应用，但是活性炭吸附重金属只能通过物理作用，不仅吸附容量低，而且吸附的重金属离子未及时清除，易造成二次污染，因此实际应用中往往需要对活性炭材料进行改进，申请号为CN201911294431.2的中国专利申请公开了一种活性炭-Ag₂O-CuO-Bi₂O₃吸附材料及其制备方法和应用，采用超声波搅拌组合法制备活性炭-Ag₂O-CuO-Bi₂O₃吸附材料，实现了均匀化合成活性炭-Ag₂O-CuO-Bi₂O₃吸附材料，通过对活性炭含量和Ag₂O、CuO、Bi₂O₃摩尔比的选择，使得材料具有不同形状的混合结构，对废水中的汞离子、镉离子等具有很强的吸附去除作用，但是仅通过改变形状对活性炭材料进行改进，依然无法改变活性炭只能以物理作用吸附重金属离子的本质，难以有效提高活性炭材料的重金属离子吸附容量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棒状活性炭材料及其生产工艺，解决了活性炭材料只能通过物理作用吸附污水中的重金属离子，导致其吸附容量较低的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种棒状活性炭材料，包括以下重量份的原料：功能化活性炭颗粒60-80份、羧甲基纤维素5-15份、硅藻土1-5份；

所述功能化活性炭颗粒是通过将活性炭表面氧化，然后引入环氧基团，再接枝氨基硫脲基团制备。

进一步地，所述功能化活性炭颗粒的生产工艺包括具体为：

①将活性炭置于浓硝酸中，在90-100℃下回流1-3h，使用去离子水将反应产物洗涤至中性后干燥，将经后处理过程的产物置于氯化亚砜中，搅匀，滴加N,N-二甲基甲酰胺，于70-80℃下反应24-48h，得酰氯改性活性炭；

②将酰氯改性活性炭材料超声分散于有机溶剂中，加入1,3-二环氧甘油醚甘油，搅匀，将反应体系置于60-80℃的温度下，反应6-18h，反应结束后过滤分离出固体样品，使用去离子水对产物进行洗涤，真空干燥，得环氧改性活性炭；

③向N,N-二甲基甲酰胺中加入环氧改性活性炭，超声分散，加入1,3-二氨基硫脲和氢氧化钠溶液，搅匀后，将体系置于70-90℃下，搅拌反应12-24h，反应结束后过滤收集滤饼，洗涤滤饼，真空干燥，研磨粉碎，得功能化活性炭颗粒。