一种成型活性炭用壳聚糖粘结剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功能材料领域，特别是涉及一种成型活性炭用壳聚糖粘结剂的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，因而它对各种物质的吸附能力非 常强。活性炭的应用非常广泛，目前已经用于环保、气相吸附、液相吸附、医药、食品、化工、 农业等诸多方面。现在用的活性炭产品主要是粉末活性炭，但粉末活性炭不易储存，易造成 粉尘污染，且在作水处理材料时有可能堆积而导致阻力过大，处理效率降低。与粉末活性炭 相比，成型活性炭具有较大的尺寸和一定形状，较高的堆积密度与强度，且无粉尘污染。在 储藏运输过程中，密度大的成型活性炭更具优势。
[0003] 成型活性炭已应用于生活和工业中的各个方面。在生活环保方面，成型活性炭已 经成为净水机中过滤芯的主要材料，成型活性炭也广泛应用于封闭空间的空气净化方面。 成型活性炭的强度和可加工性，较之一般活性炭也有利于满足某些工业领域应用。成型活 性炭能够根据需要制备成不同尺度，方便装配于各种设备、器件中，并且使用寿命长。
[0004] 用粘结剂将粉体活性炭粘结成型的方法因其简单的工艺和低廉的成本越来越受 到关注。这种方法中，采用合适的粘结剂成为成型活性炭性能好坏的关键因素。胶粘剂的 种类、添加量对成型活性炭的比表面积、强度和成型能力都有极大的影响。王锐等将羧甲基 纤维素在定量蒸馏水中浸泡24h，充分溶解加入一定的粉末活性炭，强力搅拌半小时，待搅 拌均匀后置于干燥箱中浓缩，干燥时每半小时用玻璃棒搅拌一次，防止结块，烘干后取出， 在圆柱形磨具中加压成型，经过200-300°C炭化，得到柱状活性炭。（王锐，陈华，刘守新，CMC 粘接法制备柱状成型活性炭，林产化学与工业，2011，31 (5) :6_10。）
[0005] 合适的粘结剂可制备成型活性炭用于环境水处理，这种粘结剂除了要保持活性炭 高的比表面积，还需要强的耐水耐酸耐碱性能、另外还必须具有良好亲水性。为此，成型活 性炭应用于废水处理领域时，所采用的有机粘结剂还需要不断改进。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种成型活性炭用壳聚糖 粘结剂的制备方法，用于解决现有技术中的问题。
[0007] 本发明利用壳聚糖的多种优势，开发壳聚糖_柠檬酸-交联剂体系作为成型活性 炭用粘结剂。壳聚糖与柠檬酸在100-120°C反应，能发生羟基和羧基的缩合反应生成酯基， 实现交联。壳聚糖在室温下易和交联剂如戊二醛发生交联反应。制备的壳聚糖-柠檬酸-交 联剂粘结剂复合活性炭体系，利用壳聚糖与交联剂如戊二醛反应生成稳定化学键，再进行 热处理，使壳聚糖同时与柠檬酸发生热交联，获得成型活性炭，该体系具有良好的耐水性、 耐酸耐碱性。
[0008] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明通过以下技术方案实现：
[0009] 本发明提供一种成型活性炭用壳聚糖粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010] 步骤1):加水配置一定浓度的酸的水溶液,称取适量壳聚糖溶解于酸的水溶液，获 得壳聚糖溶液；所述酸主要为柠檬酸；
[0011] 步骤2):搅拌下将交联剂加入壳聚糖溶液中，控制壳聚糖与交联剂的质量比；
[0012] 步骤3):向反应体系中加入适量的活性炭，控制体系和活性炭的配料比；
[0013] 步骤4):控制反应体系温度20-60°C，混合液在搅拌下交联反应l_2h，置于空气中 静置2h后，去除泡沫；
[0014] 步骤5):将步骤4)所得反应液置于100-120°C的烘箱中15-30min，最后将反应液 倒入模具中，干燥。
[0015] 优选的，所述柠檬酸的水溶液的浓度为5-15wt%。
[0016] 优选的，所述壳聚糖用量占酸水溶液重量的l_2wt%。
[0017] 优选的，所述交联剂主要有戊二醛、环氧氯丙烷、聚丁二酰亚胺、乙二醇二缩水甘 油醚、多聚磷酸钠。
[0018] 优选的，壳聚糖与交联剂的质量比为15-25 :1，更优选为15-20 :1。
[0019] 优选的，所述步骤3)中，加入活性炭时，控制体系与活性炭的质量比(胶/炭比)为 1-2:1。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明工艺简单，操作方便，采用的粘结剂为亲水性粘结 剂，制得的成型活性炭在一定程度上保留了壳聚糖粘结剂的耐水、耐酸碱、亲水性优势性 能。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明壳聚糖与7wt%柠檬酸热交联反应产物的红外谱图；
【具体实施方式】
[0022] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0023] 须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或 装置；所有压力值和范围都是指绝对压力。
[0024] 此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后 还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另 有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥 在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装 置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编 号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实 施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可 实施的范畴。
[0025] -种成型活性炭用壳聚糖粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
[0026] 步骤1)加水配置一定浓度的酸溶液，称取适量壳聚糖溶解于酸溶液；
[0027] 步骤2)搅拌下将交联剂加入壳聚糖溶液中，控制壳聚糖与交联剂的质量比；
[0028] 步骤3)向反应体系中加入适量的活性炭，控制粘结剂和活性炭的配料比；
[0029] 步骤4)控制反应体系温度20-60°C，混合液在搅拌下交联反应l_2h，置于空气中 静置2h后，去除泡沫；
[0030] 步骤5)将反应溶液置于100-120°c的烘箱中15-30min，最后将反应液倒入模具 中，干燥。
[0031] 进一步的，所述酸主要为柠檬酸。
[0032] 进一步的，所述交联剂主要有戊二醛、环氧氯丙烷、聚丁二酰亚胺、乙二醇二缩水 甘油醚、多聚磷酸钠。
[0033] 进一步的，所述可作为废水处理用成型活性炭。
[0034] 实施例1: