一种纳米复合VOCS吸附用改性活性炭及其制备方法与流程

本申请涉及活性炭领域，特别涉及一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭及其制备方法。

背景技术：

1、vocs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写，是指在常温下易挥发并能够进入大气中的有机化合物，沸点一般在50至260摄氏度。vocs广泛存在于自然界和人类活动中，它包括甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氯仿等。

2、vocs可以通过油漆涂料、汽车尾气、工业排放、溶剂使用等途径释放到空气中。它们具有较高的挥发性和活性，对环境和人类健康有潜在的影响。vocs的主要危害包括空气污染、臭氧层破坏和室内空气质量问题。在室内环境中，vocs可以来自家具、装修材料、清洁剂、印刷品等，长期暴露于高浓度的vocs可能导致头痛、眼痛、呼吸困难、过敏反应等健康问题。

3、目前vocs的处理方法主要包括冷凝回收、吸附、生物处理等。冷凝法主要适用于高浓度vocs(vocs浓度>4800ppm)回收处理的情况下效果明显，但是能耗及其他相关成本较高。生物降解主要利用微生物对气体中的污染物进行消化代谢，转化为无害物质，适合于中低浓度和风量的vocs去除，但是占地较大，不适用于家里类似的小空间。相比较而言，吸附法具备效率高、占地小、操作简单、能耗低的优点，因此目前仍是处理vocs的有效和最常用手段，其中活性炭是最为常用的吸附材料。目前市场上的大多数活性炭对vocs中大分子直径的气体分子吸附尚可，但对于大量的小分子吸附性能较差，且容易在气体吸附的过程中具有很强的亲水性，容易吸附更多的水分子，从而导致vocs吸附量的减少。

4、家庭生活环境中vocs特点是风量小、浓度低，湿度因环境不同或高或低，因此对吸附用活性炭提出一定的要求，亟需一种对vocs不同分子直径都具有较强的吸附能力，具备疏水性能的吸附材料，且成本可控，易于大规模生产，有利于市场推广。

5、对此，我们提出了一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭及其制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本申请目的在于解决针对小风量、低浓度、湿度不稳定的生活vocs的吸附问题，相比现有技术提供一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭，包括以下重量份的原料：4mm柱状1000碘值活性炭80份，4mol/l稀盐酸60份，五水硝酸镍20份、聚乙烯醇5份、乙二醇5份、三乙醇15份，去离子水90份，硅溶胶5份，正硅酸四乙酯5份，全氟硅氧烷10份，无水乙醇50份。

2、一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：s1、按配比取活性炭和稀盐酸，活性炭清洗干燥后在稀盐酸中浸泡6h，清洗晾干，得到去除二氧化硅和扩孔的活性炭，盐酸溶液与活性炭表面附着无机物二氧化硅发生反应，同时达到活性炭扩孔的目的，增大活性炭的表面积。浸泡6小时候取出，用清水冲洗，晾干，得到活性炭c1；

3、s2、五水硝酸镍(金属源)、聚乙烯醇(pva表面活性剂)、乙二醇(分散剂)、三乙醇胺(碱性中和剂)照质量比20:5：5:15进行配比，将五水硝酸镍加入去离子水，配比成2mol/l溶液，在70℃恒温水浴中搅拌加入聚乙烯醇做，充分溶解后，加入乙二醇，搅拌溶解成均质，加入三乙醇胺，搅拌均匀，得到金属镍纳米胶体溶液。该过程使金属前驱体与表面活性剂形成尺寸结构稳定的胶体纳米粒子，与活性炭表面具有更好的接合性；

4、s3、将制备好的溶胶液体按照1l：200g活性炭c1的比例混合，搅拌均匀，超声频率60赫兹下，浸渍3h，后室温静置20h，在110℃下干燥24h。在高温转式炉中充入氮气，保持温度600℃处理180min，形成改性的附着金属纳米的活性炭c2。该方法制成的附着金属纳米粒子分散均匀，不容易发生团聚，同时在负载过程中将大量的金属盐引入到活性炭的外表面以及中孔和大孔的孔壁上，且不会影响活性炭的微孔从而影响活性炭的吸附性能；

5、s4、将1份ph值为4-5，粒径2-4nm、固含20％的硅溶胶加入到去离子水中，超声混合30min；加入50份无水乙醇，磁力搅拌45min均匀混合；加入5份正硅酸四乙酯持续搅拌，最后逐滴加入10份全氟硅氧烷，于60℃水浴加热下磁力搅拌24h，获得疏水乳液。将该乳液60℃下旋蒸浓缩5倍，再用无水乙醇稀释5倍，反复3次，获得具备疏水性能的乳液；

6、s5、取1份s3制取的活性炭c2，加入5份疏水乳液中浸泡24h。浸泡后取出、晾干，在80℃干燥箱中干燥8-10h，得到具备防水性能的附着纳米金属离子的改性活性炭。

7、进一步的，s1中的活性炭采用去离子水冲洗，浸泡，静置后去除杂质、灰分及上层清液，放置于干燥箱中恒温80℃，干燥4-6小时。

8、相比于现有技术，本申请的优点在于：

9、(1)本发明的活性炭由于经过扩孔和在表面及中孔、大孔内壁附着金属纳米粒子，有效增大了原有活性炭的比表面积和总孔容积，增强了活性炭的吸附能力。

10、(2)在空气中高湿度情况下，改性后的活性炭与未改性的活性炭同时在密闭的空间内静置24小时后，改性后的活性炭增重明显小于未改性的活性炭，说明防潮疏水性有明显增强。

11、(3)在低风速，低浓度的vocs气体吸附实验中，改性后的活性炭具备优异的吸附性能，对甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、苯乙烯的饱和吸附量明显优于未改性的活性炭产品。

技术特征：

1.一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭，其特征在于，包括以下重量份的原料：

2.一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种纳米复合vocs吸附用改性活性炭的制备方法，其特征在于，s1中所述的活性炭采用去离子水冲洗，浸泡，静置后去除杂质、灰分及上层清液，放置于干燥箱中恒温80℃，干燥4-6小时。

技术总结
本发明提供了应用于活性炭领域的一种纳米复合VOCS吸附用改性活性炭，包括以下重量份的原料：4mm柱状1000碘值活性炭80份，4mol/L稀盐酸60份，五水硝酸镍20份、聚乙烯醇5份、乙二醇5份、三乙醇15份，去离子水90份，硅溶胶5份，正硅酸四乙酯5份，全氟硅氧烷10份，无水乙醇50份，本发明的活性炭由于经过扩孔和在表面及中孔、大孔内壁附着金属纳米粒子，有效增大了原有活性炭的比表面积和总孔容积，增强了活性炭的吸附能力，在空气中高湿度情况下，改性后的活性炭与未改性的活性炭同时在密闭的空间内静置24小时后，改性后的活性炭增重明显小于未改性的活性炭，说明防潮疏水性有明显增强。

技术研发人员：黎川,汪兴,谢坤,王骏
受保护的技术使用者：安徽煜创环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15