一种吸附有机气体的活性炭材料及其制备方法与流程

本发明涉及活性炭材料，具体为一种吸附有机气体的活性炭材料及其制备方法。

背景技术：

1、vocs(挥发性有机化合物)主要是在各种油品、化工品(原油、成品油、苯系物等等)储运、装卸、石油化工企业生产、印染喷涂行业生产过程中有机物挥发的气体，是雾霾、光化学污染的主要污染物之一，因此如何避免这一现象，是解决问题的关键。膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，具有极强的吸湿性和膨胀性，在气体吸附方面，能够吸附或吸收vocs的气体分子，将其应用到本发明中，来提高其对有机气体的吸附效果。如专利cn108704628a公布了一种改性活性炭吸附材料及其制备方法，有效的提高了活性炭的微孔吸附性能，而环烷酸钙则可以提高耐热稳定性，从而提高了成品材料的使用环境，但是对有机气体的吸附有待提高。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种吸附有机气体的活性炭材料及其制备方法，具有较好的吸附效果。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种吸附有机气体的活性炭材料，包括以下重量组分：50-75重量份的活性炭粉、3-6重量份的环氧化腰果酚、4-6重量份的氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、2-5重量份的膨润土、1-3重量份的纳米二氧化钛、0.8-1重量份的水性环氧树脂胶黏剂、8-10重量份的水。

5、优选的，所述氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖的制备方法为：

6、(1)将5-7重量份的氧化石墨烯超声分散到70-95重量份的二氯亚砜中，分散均匀后，升温反应1-3h，反应后抽滤，洗涤，干燥，得到酰氯化石墨烯；

7、(2)向反应釜中加入八甲基环四硅氧烷、1,3-二缩水甘油醚氧基丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，通入氮气保护，然后继续加入四甲基氢氧化铵催化剂，在65-85℃下反应2-6h，结束后冷却出料，得到双端环氧硅油；

8、(3)向二甲基亚砜溶剂中加入6-8重量份的壳聚糖进行溶解，60-90℃下水浴加热，恒压加入7-12重量份的2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，反应6-9h，反应后无水乙醇洗涤，干燥、透析、浓缩，得到季铵化壳聚糖；

9、(4)将双端环氧硅油和季铵化壳聚糖加入到装有n,n-二甲基甲酰胺的溶剂中，搅拌混合，继续向其加入三氟化硼乙醚催化剂，在75-95℃下反应6-12h，结束后过滤，依次用去离子水、乙醇洗涤，干燥，得到硅烷修饰壳聚糖；

10、(5)向乙醚溶剂中加入7-15重量份的酰氯化石墨烯，搅拌分散，继续向其加入5-10重量份的硅烷修饰壳聚糖和0.1-0.2重量份的三乙胺催化剂，在60-85℃下反应6-10h，结束后，洗涤干燥，得到氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖。

11、优选的，所述(1)中反应温度为75-90℃。

12、优选的，所述(2)中八甲基环四硅氧烷、1,3-二缩水甘油醚氧基丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵催化剂的质量比为1:1.1-1.3:0.01-0.02。

13、优选的，所述(3)中反应温度为70-85℃。

14、优选的，所述(4)中双端环氧硅油、季铵化壳聚糖、三氟化硼乙醚催化剂的质量比为0.6-0.8:1:0.01-0.03。

15、优选的，其特征在于，所述环氧化腰果酚的制备方法为：

16、s1.向丙酮溶剂中加入4-8重量份的腰果酚和2-3重量份的2,2-二(溴甲基)-1,3-丙二醇，搅拌溶解，然后继续向其加入氢氧化钠水溶液，在60-85℃下发生反应5-8h，结束后滴加稀盐酸中和，浓缩除去溶剂，抽滤，洗涤并干燥，得到中间体1；其中氢氧化钠水溶液的质量分数为3％；

17、s2.向n,n-二甲基甲酰胺溶剂中加入3-6重量份的中间体1和5-12重量份的环氧氯丙烷，搅拌混合，在60-80℃下反应4-6h，结束后减压蒸馏，洗涤，得到环氧化腰果酚。

18、优选的，所述吸附有机气体的活性炭材料的制备方法为：将活性炭粉、环氧化腰果酚、氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、膨润土、纳米二氧化钛加入研磨设备中，研磨至250-350目，得到初料a；然后继续向其加入水性环氧树脂胶黏剂、水，搅拌20-40min，干燥，得到吸附有机气体的活性炭材料。

19、(三)有益的技术效果

20、本发明通过将活性炭粉、环氧化腰果酚、氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、膨润土、纳米二氧化钛加入研磨设备中，研磨，得到初料a；然后继续向其加入水性环氧树脂胶黏剂、水，搅拌，干燥，得到吸附有机气体的活性炭材料。

21、硅烷修饰壳聚糖中的壳聚糖其结构中含有氨基和羟基等极性基团，这些基团使得壳聚糖具有较强的吸附性能，可以吸附有机气体；其中的石墨烯对有机气体也具有较好的吸附效果，同时减少了其团聚作用；其中含有的硅氧烷和季铵盐基团也对有机气体具有较好的吸附效果。环氧化腰果酚中的腰果酚其中包含苯环、酚羟基和长链烷烃等官能团，这些官能团赋予了腰果酚多种反应活性，可以吸收有机气体；在搅拌的过程中，硅烷修饰壳聚糖中的羟基会和环氧化腰果酚中的环氧基团发生开环反应，彼此之间产生交联，形成交联网络，使其吸附有机气体的效果更好。

技术特征：

1.一种吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，包括以下重量组分：50-75重量份的活性炭粉、3-6重量份的环氧化腰果酚、4-6重量份的氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、2-5重量份的膨润土、1-3重量份的纳米二氧化钛、0.8-1重量份的水性环氧树脂胶黏剂、8-10重量份的水。

2.根据权利要求1所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖的制备方法为：

3.根据权利要求2所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述(1)中反应温度为75-90℃。

4.根据权利要求2所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述(2)中八甲基环四硅氧烷、1,3-二缩水甘油醚氧基丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四甲基氢氧化铵催化剂的质量比为1:1.1-1.3:0.01-0.02。

5.根据权利要求2所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述(3)中反应温度为70-85℃。

6.根据权利要求2所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述(4)中双端环氧硅油、季铵化壳聚糖、三氟化硼乙醚催化剂的质量比为0.6-0.8:1:0.01-0.03。

7.根据权利要求1所述的吸附有机气体的活性炭材料，其特征在于，所述环氧化腰果酚的制备方法为：

8.一种如权利要求1-7任一项所述的吸附有机气体的活性炭材料的制备方法，其特征在于，所述吸附有机气体的活性炭材料的制备方法为：将活性炭粉、环氧化腰果酚、氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、膨润土、纳米二氧化钛加入研磨设备中，研磨至250-350目，得到初料a；然后继续向其加入水性环氧树脂胶黏剂、水，搅拌20-40min，干燥，得到吸附有机气体的活性炭材料。

技术总结
本发明涉及活性炭材料技术领域，且公开了一种吸附有机气体的活性炭材料及其制备方法，本发明通过将活性炭粉、环氧化腰果酚、氧化石墨烯修饰季铵化壳聚糖、膨润土、纳米二氧化钛加入研磨设备中，研磨，得到初料A；然后继续向其加入水性环氧树脂胶黏剂、水，搅拌，干燥，得到吸附有机气体的活性炭材料。硅烷修饰壳聚糖中的壳聚糖其结构中含有氨基和羟基等极性基团，可以吸附有机气体；其中的石墨烯对有机气体也具有较好的吸附效果，同时减少了其团聚作用；其中含有的硅氧烷和季铵盐基团也对有机气体具有较好的吸附效果。环氧化腰果酚中的腰果酚，其中包含苯环、酚羟基和长链烷烃等官能团，这些官能团赋予了腰果酚多种反应活性，可以吸收有机气体。

技术研发人员：周明,刘超
受保护的技术使用者：北京库索深科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17