一种酰氯疏水改性活性炭、制备方法及其应用

本发明属于活性炭疏水改性，特别是涉及一种酰氯疏水改性活性炭、制备方法及其应用。

背景技术：

1、有机溶剂是常见的化工原料，被广泛应用在涂料、油漆、印刷、精细化工等行业，但其作为废气排放形成的挥发性有机物(vocs)对环境、人体均有害，因此对vocs废气的处理显得尤为重要。vocs废气处理的三种主要方法包括吸附法、催化燃烧法和生物处理法，吸附法因效率高、能耗低等优点，在国内市场稳居首位，而活性炭因为价廉易得成为废气吸附处理中最常用的吸附剂。但在实际应用中活性炭对vocs废气进行吸附处理时，吸附效果受废气中水分子的影响很大，吸附过程中水分子的存在会竞争表面活性位点，消耗活性炭的孔体积，导致对目标分子的吸附量减小。

2、活性炭的疏水改性方法主要包括去除法和改性法，去除法是将活性炭在h2或惰性气体中进行热处理，热处理可以分解表面极性氧官能团，降低表面极性，从而降低水吸附量，但是热处理对表面亲水基团的去除是不完全的，且温度过高会造成孔结构坍塌。改性法是采用涂覆、浸渍、接枝等方法进行改性，主要包括氟碳化合物氟化、碱改性、负载有机硅烷等方式，采用液相浸渍的方式将疏水基团负载在碳材料基体表面，是目前最常用的方法之一，但疏水基团改性活性炭会堵塞活性炭的孔道，造成活性炭吸附性能下降。授权公告号为cn110773127b的专利中提供了一种用硅酸乙酯、酰氯联合对活性炭进行疏水处理的方法，该方法将更多的疏水基团嫁接到了活性炭表面，提高了活性炭的疏水性能，但整个工艺操作相对复杂，多个不可控因素使得所制备的疏水改性活性炭的性能不稳定，不利于工业化应用。

3、因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

1、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酰氯疏水改性活性炭、制备方法及其应用，用于解决现有技术中含水vocs废弃吸附处理易受水蒸气影响导致吸附效率降低的问题以及现有技术中采用硅酸乙酯和酰氯联合对活性炭进行疏水改性时，操作复杂，产物性能不稳定，不利于工业化应用的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种酰氯疏水改性活性炭的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、s1、将活性炭浸渍在酰氯稀释液中，然后加入一定量的有机胺，加热搅拌一段时间后，干燥，得到疏水改性活性炭前驱体；

4、s2、将步骤s1中得到的所述疏水改性活性炭前驱体在氮气气氛下进行热处理活化，冷却至室温，得到酰氯疏水改性活性炭。

5、如上所述的制备方法，步骤s1中所述酰氯稀释液为将酰氯加入有机溶剂中制备而成，所述酰氯稀释液中酰氯的质量百分比浓度为0.5～6％。

6、如上所述的制备方法，步骤s1中所述酰氯包括脂肪酰氯；所述有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、丙酮中的一种或组合。

7、如上所述的制备方法，步骤s1中所述酰氯为十八酰氯、十六酰氯、月桂酰氯中的一种或组合。

8、如上所述的制备方法，步骤s1中所述有机胺与所述酰氯稀释液中的酰氯的摩尔比为0.3:1～0.6:1。

9、如上所述的制备方法，步骤s1中所述有机胺包含脂肪胺，所述脂肪胺为三乙胺、正丁胺、乙二胺的一种或组合。

10、如上所述的制备方法，步骤s1中所述活性炭为椰壳活性炭或煤基活性炭，所述活性炭的粒度为40～80目。

11、如上所述的制备方法，步骤s1中所述加热温度为20～90℃。

12、如上所述的制备方法，步骤s1中所述搅拌时间为3～6h。

13、如上所述的制备方法，步骤s1中所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的真空度为-0.09～-0.099mpa，所述真空干燥的温度为90～110℃。

14、如上所述的制备方法，步骤s2中所述热处理的温度为400～750℃，所述活化时间为2～6h。

15、作为本发明的另一个方面，还提供一种酰氯疏水改性活性炭，采用如上述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法制备得到。

16、作为本发明的再一个方面，还提供一种如上所述是酰氯疏水改性活性炭在挥发性有机物吸附中的应用。

17、如上所述，本发明的一种酰氯疏水改性活性炭、制备方法及其应用，具有以下有益效果：

18、本发明采用更为简单的液相浸渍和热处理相结合的方式，选用酰氯稀释液作为改性剂，对活性炭进行疏水改性使得疏水基团负载在活性炭表面上，后续结合热处理的方式对活性炭进行扩孔，解决了液相浸渍所负载的疏水基团堵塞活性炭孔道的问题。

19、本发明的制备方法更简单、可操作性强、易于工业化生产，且所制备的酰氯疏水改性活性炭的性能稳定，在高湿环境下仍具有优异的vocs吸附性能，解决了含水vocs吸附处理易受水蒸气影响吸附效率降低的问题。

技术特征：

1.一种酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述酰氯稀释液为将酰氯加入有机溶剂中制备而成，所述酰氯稀释液中酰氯的质量百分比浓度为0.5～6％。

3.根据权利要求2所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：所述酰氯包括脂肪酰氯；所述有机溶剂为甲苯、二氯甲烷、丙酮中的一种或组合。

4.根据权利要求3所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：所述酰氯为十八酰氯、十六酰氯、月桂酰氯中的一种或组合。

5.根据权利要求2所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述有机胺与所述酰氯稀释液中的酰氯的摩尔比为0.3：1～0.6:1。

6.根据权利要求1所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述有机胺包含脂肪胺；所述脂肪胺为三乙胺、正丁胺、乙二胺的一种或组合。

7.根据权利要求1所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：步骤s1包括以下条件中的任一项或多项：

8.根据权利要求1所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述热处理的温度为400～750℃，所述活化时间为2～6h。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的酰氯疏水改性活性炭的制备方法制备出的酰氯疏水改性活性炭。

10.一种根据权利要求9所述的酰氯疏水改性活性炭在挥发性有机物吸附中的应用。

技术总结
本发明提供一种酰氯疏水改性活性炭、制备方法及其应用，制备方法包括以下步骤：S1、将活性炭浸渍在酰氯稀释液中，加入一定量的有机胺，加热搅拌，干燥，得到疏水改性活性炭前驱体；S2、将疏水改性活性炭前驱体在氮气气氛下热处理活化，冷却至室温，得到酰氯疏水改性活性炭。本发明采用更为简单的液相浸渍和热处理相结合的方式，使得疏水基团负载在活性炭表面上，结合热处理的方式对活性炭进行扩孔，解决了液相浸渍所负载的疏水基团堵塞活性炭孔道的问题；本发明的制备方法更简单、可操作性强、易于工业化生产，且所制备的酰氯疏水改性活性炭的性能稳定，解决了含水VOCs吸附处理易受水蒸气影响吸附效率降低的问题。

技术研发人员：李继香,王雯娟,张馨,赵延琴
受保护的技术使用者：中国科学院上海高等研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12