一种巯基活性炭及其制备方法和在烷基汞吸附中的应用与流程

文档序号:14904399发布日期:2018-07-10 21:36阅读:318来源:国知局

本发明涉及活性炭改性技术领域,尤其涉及一种巯基活性炭及其制备方法和在烷基汞吸附中的应用。



背景技术:

烷基汞(甲基汞、乙基汞)是一类剧毒并且有强致癌作用的有机金属化合物,此类化合物脂溶性强、易残留在自然水体中的生物体脂肪组织中,并在水体食物链中富集,进而对人类及动物产生严重危害。

环境样品中富集汞化合物的技术大致可以分为酸解溶剂富集、碱消化富集、酸挥发预富集、冷阱捕集法、固相微富集法、固相萃取法6种。其中,国内应用较为广泛的是固相萃取法,其以含巯基的固体为填料,将烷基汞从环境样品中进行吸附分离。现有技术中,中国专利cn105771902a报道了一种采用巯基乙酸、乙酸酐和浓硫酸形成的巯基改性液对活性炭进行改性处理,利用活性炭表面的羟基与巯基乙酸发生反应将巯基固定于活性炭上,从而制得可作为脱汞剂的巯基改性活性炭;肖玲玲等(参见《巯基功能化活性炭对汞离子的吸附性能研究及机理初探》,现代化工,2013,33(10):70~75)公开了一种利用γ-巯丙基三甲氧基硅烷对氧化活性炭进行巯基改性的新型巯基功能化活性炭脱汞材料,利用浓硫酸等强氧化剂对活性炭进行预氧化处理可以提高炭表面羟基官能团的数量,并极大地促进了与汞离子具有强亲和力的巯基官能团的在炭表面的嫁接。目前,现有技术多为利用或在活性炭表面生产某类特殊的官能团,如具有活性的羟基与巯基前驱体发生反应,从而将巯基官能团嫁接到活性炭表面,存在巯基引入量低,在炭表面分布不均匀,最终对烷基汞的吸附效果差的问题。



技术实现要素:

鉴于此,本发明的目的在于提供一种巯基活性炭及其制备方法和在烷基汞吸附中的应用。本发明提供的制备方法得到的巯基活性炭中巯基的引入量高,对烷基汞的吸附能力强。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

一种巯基活性炭的制备方法,包括以下步骤:

(1)将邻氨基苯硫酚、三聚氰胺、甲醛在无水乙醇中发生羟甲基化和缩聚反应,得到巯基预聚合改性液;

(2)将所述步骤(1)得到的巯基预聚合改性液与活性炭粉体混合后进行改性处理,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭;

(3)将所述步骤(2)得到的改性活性炭进行热处理,得到巯基活性炭。

优选地,所述步骤(1)中巯基预聚合改性液的浓度为100~200g/l,所述巯基预聚合改性液中邻氨基苯硫酚与三聚氰胺的摩尔比为5:(1~5)。

优选地,所述步骤(1)中的混合具体包括以下步骤:

将邻氨基苯硫酚、第一份甲醛和第一份无水乙醇进行第一混合,得到含硫预聚合液,所述邻氨基苯硫酚、第一份甲醛和第一份无水乙醇的摩尔比为1:(1.2~2):(3~10);

将三聚氰胺、余量甲醛和第二份无水乙醇进行第二混合,得到含氮预聚合液,所述三聚氰胺、余量甲醛和第二份无水乙醇的摩尔比为1:(2~3):(3~10);

将得到的含硫预聚合液、含氮预聚合液和余量无水乙醇混合,得到巯基预聚合改性液。

优选地,所述步骤(2)中巯基预聚合改性液中溶质与活性炭粉体的质量比为1~30%。。

优选地,所述步骤(2)中活性炭粉体的粒度为20~600目。

优选地,所述活性炭粉体包括木质活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、沥青基活性炭或树脂基活性炭。

优选地,所述步骤(2)中改性处理的温度为70~110℃,所述改性处理的时间为8~48h。

优选地,所述步骤(3)中热处理的温度为350~600℃,所述热处理的时间为2~6h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的所述的巯基活性炭,包括活性炭粉体和分布在所述活性炭粉体表面由邻氨基苯硫酚聚合物热解得到的巯基改性层,所述巯基活性炭中巯基的掺杂量为1~25wt%。

本发明还提供了上述技术方案所述的巯基活性炭在烷基汞吸附中的应用。

本发明提供了一种巯基活性炭的制备方法,将邻氨基苯硫酚、三聚氰胺、甲醛在无水乙醇中发生发生羟甲基化与缩聚反应,得到巯基预聚合改性液;将巯基预聚合改性液与活性炭粉体混合后进行改性处理,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭;改性活性炭进行热处理,得到巯基活性炭。本发明采用邻氨基苯硫酚、三聚氰胺与甲醛形成的巯基预聚合改性液对活性炭粉体进行改性,可在活性炭粉体表面生成纳米尺度且分布均匀的邻氨基苯硫酚聚合物层,巯基官能团的含量可通过调节邻氨基苯硫酚和活性炭粉体的比例在较大范围内进行调控,并最终通过热处理得到巯基分布均匀且可调控的巯基改性活性炭,实现了巯基官能团的可控引入与分布;同时本发明以三聚氰胺-甲醛预聚合物溶液为树脂基体,一方面因其碳化温度较低,可使热处理温度降低,并在热处理过程中形成稳定的基体,有利于最大限度地保存巯基官能团,提高了巯基的掺杂量;另一方面最终将碱性较高的含氮官能团(三聚氰胺)引入到活性炭粉体表面,而含氮官能团可以直接接受来自汞原子的电子形成离子偶极键,进一步提高了巯基活性炭对烷基汞的吸附性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明制备巯基活性炭的流程图;

图2为本发明实施例巯基活性炭的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明提供了一种巯基活性炭的制备方法,包括以下步骤:

(1)将邻氨基苯硫酚、三聚氰胺、甲醛在无水乙醇中发生羟甲基化和缩聚反应,得到巯基预聚合改性液;

(2)将所述步骤(1)得到的巯基预聚合改性液与活性炭粉体混合后进行改性处理,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭;

(3)将所述步骤(2)得到的改性活性炭进行热处理,得到巯基活性炭。

本发明将邻氨基苯硫酚、三聚氰胺、甲醛在无水乙醇溶液中发生羟甲基化和缩聚反应,得到巯基预聚合改性液。在本发明中,所述巯基预聚合改性液的浓度优选为100~200g/l,更优选为120~180g/l,最优选为150g/l;所述巯基预聚合改性液中邻氨基苯硫酚与三聚氰胺的摩尔比优选为5:(1~5),更优选为5:(1.5~4),最优选为5:(2~3.5)。

在本发明中,所述甲醛优选以甲醛溶液的形式加入,所述甲醛溶液的质量分数优选为37%。

在本发明中,所述混合具体包括以下步骤:

将邻氨基苯硫酚(a)、第一份甲醛(f)和第一份无水乙醇进行第一混合,得到含硫预聚合液(af预聚合液),所述邻氨基苯硫酚、第一份甲醛和第一份无水乙醇的摩尔比为1:(1.2~2):(3~10);

将三聚氰胺(m)、余量甲醛(f)和第二份无水乙醇进行第二混合,得到含氮预聚合液(mf预聚合液),所述三聚氰胺、余量甲醛和第二份无水乙醇的摩尔比为1:(2~3):(3~10);

将得到的含硫预聚合液、含氮预聚合液和余量无水乙醇混合,得到巯基预聚合改性液。

本发明将邻氨基苯硫酚、第一份甲醛和第一份无水乙醇进行第一混合,得到含硫预聚合液,所述邻氨基苯硫酚、第一份甲醛和第一份无水乙醇的摩尔比优选为1:(1.2~2):(3~10),更优选为1:(1.5~2.6):(4~9)。在本发明中,所述第一混合的温度优选为20~40℃,更优选为25~30℃;所述第一混合的时间优选为0.5~4h,更优选为1~3.5h,最优选为2~2.5h。本发明对所述第一混合的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的混合方式即可,具体的,如搅拌。第一混合时,所述邻氨基苯硫酚与甲醛将发生羟甲基化反应。本发明将三聚氰胺、余量甲醛和第二份无水乙醇进行第二混合,得到含氮预聚合液,所述三聚氰胺、余量甲醛和第二份无水乙醇的摩尔比优选为1:(2~3):(3~10),更优选为1:(2.5~2.8):(4~8)。在本发明中,所述第二混合的温度优选为40~60℃,更优选为45~58℃,最优选为55℃;所述第二混合的时间优选为0.5~4h,更优选为1.8~3.6h,最优选为3h。本发明对所述第二混合的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的混合方式即可,具体的,如搅拌。第二混合时,所述三聚氰胺与甲醛将发生羟甲基化反应。

本发明将得到的含硫预聚合液、含氮预聚合液和余量无水乙醇混合,得到巯基预聚合改性液。本发明对所述余量无水乙醇的用量没有特殊的限定,能够使巯基预聚合改性液的浓度达到100~200g/l即可。本发明对所述混合的具体方式没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的混合方式即可,具体的,如室温下搅拌。

得到巯基预聚合改性液后,本发明将所述巯基预聚合改性液与活性炭粉体混合后进行改性处理,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭。在本发明中,所述巯基预聚合改性液中溶质与活性炭粉体的质量比优选为1~30%,更优选为5~25%。

在本发明中,所述活性炭粉体的粒度优选为20~600目,更优选为50~300目,最优选为80~100目。

在本发明中,所述活性炭粉体优选包括木质活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭、沥青基活性炭或树脂基活性炭。本发明对所述活性炭粉体的来源没有特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。

本发明优选将所述活性炭粉体浸泡在巯基预聚合改性液中进行混合。在浸泡时,当所述巯基预聚合改性液并不能够完全浸泡活性炭粉体时,优选添加无水乙醇使活性炭粉体完全浸没于巯基预聚合改性液中。

混合完成后,本发明优选将混合物置于敞口容器中进行改性处理。

在本发明中,所述改性处理的温度优选为70~110℃,所述改性处理的时间优选为8~48h。在本发明中,所述改性处理中,羟甲基化的邻氨基苯硫酚与羟甲基化的三聚氰胺将发生缩聚反应,使活性炭表面生成邻氨基苯硫酚聚合物改性层。

在本发明中,所述改性处理优选依次包括蒸发和干燥,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭。在本发明中,所述蒸发的温度优选为70~90℃,更优选为75~88℃,最优选为78~85℃;所述蒸发的时间优选为直至混合物中的乙醇溶液完全蒸发。

蒸发完成后,本发明优选将蒸发后的产物进行干燥,得到所述改性活性炭。在本发明中,所述干燥的温度优选为80~110℃,更优选为85~105℃,最优选为90~95℃;所述干燥的时间优选为6~48h,更优选为18~30h,最优选为20~24h。得到改性活性炭后,本发明将所述改性活性炭进行热处理,得到巯基活性炭。在本发明中,所述的热处理气氛优选为惰性气体,更优选为高纯氮气或高纯氩气;所述热处理的温度优选为350~600℃,更优选为380~580℃,最优选为380~450℃;所述热处理的时间优选为2~6h,更优选为3~4h。在本发明中,所述热处理过程中,邻氨基苯硫酚聚合物改性层发生热解反应,将使活性炭表面生成蓬松的、分布均匀具有极高活性的纳米巯基改性层。

在本发明中,升温至所述热处理温度的升温速率优选为1~5℃/min,更优选为3~4℃/min。

热处理完成后,本发明优选将热处理产物冷却至室温,得到巯基活性炭。本发明对所述冷却的具体方式没有特殊的限定,如在氮气保护下自然冷却。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的所述的巯基活性炭,包括活性炭粉体和分布在所述活性炭粉体表面由邻氨基苯硫酚聚合物热解得到的巯基改性层,所述巯基活性炭中巯基的掺杂量为1~25wt%,优选为2.8~22.6wt%,更优选为6.2~12.7wt%。

在本发明中,所述巯基活性炭中氮含量较高,氮掺杂量优选为2.9~19.1wt%,更优选为5.8~10.6wt%,含氮官能团的引入极大地提高了活性炭的表面碱性,能够增强改性活性炭对水溶液中汞离子的吸附能力。

在本发明中,所述邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭的热处理过程中,聚合物中的三聚氰胺-甲醛类含氮结构单元的热解温度较低,有利于最大限度地保存巯基官能团,且热解过程中,含氮结构单元易与活性炭表面的某些活性位点(如羟基、羧基等含氧官能团、碳碳不饱和键或类石墨微晶结构的边缘碳原子)发生复杂反应,并以共价键或配位键的方式结合,极大地增强了巯基改性层与活性炭基体之间的结合力。

本发明还提供了上述技术方案所述巯基活性炭在烷基汞吸附中的应用。

在本发明中,优选将所述活性炭纤维吸附剂装填于液相固定床反应器中,通入烷基汞溶液进行吸附。

在本发明中,所述吸附的温度优选为5~80℃,更优选为10~65℃,最优选为25~35℃。

在本发明中,所述吸附优选在0~20mpa的压力下进行,更优选为0.6~15mpa,最优选为0.8~3mpa。

在本发明中,所述烷基汞溶液的浓度优选为0.1~1000ng/l,更优选为20~700ng/l,最优选为200~500ng/l。

在本发明中,所述烷基汞溶液进入液相固定床反应器的空速优选为0.1~10h-1,更优选为1~8h-1,最优选为2~5h-1

下面结合实施例对本发明提供的巯基活性炭及其制备方法和在烷基汞吸附中的应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

图1为本发明巯基活性炭的制备方法流程图,将邻氨基苯硫酚、甲醛和无水乙醇混合,得到含硫预聚合液,将三聚氰胺、甲醛和无水乙醇混合,得到含氮预聚合液,含硫预聚合液与含氮预聚合液混合,得到巯基预聚合改性液,巯基预聚合改性液与活性炭粉体混合进行改性处理,得到邻氨基苯硫酚聚合物改性活性炭,改性活性炭进行干燥和热处理后,得到巯基活性炭。

实施例1

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:1.2:3的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于20℃下保持搅拌0.5h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺(m):甲醛(f):无水乙醇=1:2:3的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺:、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于40℃下保持搅拌0.5h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合液按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为5:1的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为100g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取木质活性炭100g,破碎至20目的粉末活性炭,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为1%,称取10ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中。

将上述混合物置于敞口容器中,并于70℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于80℃下干燥6h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以1℃/min的速率升温至350℃下热处理2h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原木质活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量100g,反应温度控制在5℃,压力控制在0mpa,空速控制为0.1h-1,烷基汞浓度控制在0.1ng/l,原木质活性炭的烷基汞回收率为78%,巯基活性炭的烷基汞回收率为83%。

实施例2

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:2:10的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于40℃下保持搅拌4h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺:甲醛:无水乙醇=1:3:10的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于60℃下保持搅拌4h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合液,按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为5:5的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为200g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取果壳活性炭100g,破碎至300目,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为30%,称取150ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中;

将上述混合物置于敞口容器中,并于90℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于110℃下干燥48h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以5℃/min的速率升温至600℃下热处理6h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原果壳活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量1g,反应温度控制在80℃,压力控制在20mpa,空速控制为10h-1,烷基汞浓度控制在1000ng/l,原果壳活性炭的烷基汞回收率为80%,巯基活性炭的烷基汞回收率为93%。

实施例3

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:1.5:5的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于30℃下保持搅拌1h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺:甲醛:无水乙醇=1:2.5:8的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于60℃下保持搅拌3h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合物溶液按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为5:2的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为150g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取煤质活性炭100g,破碎至100目的粉末活性炭,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为10%,称取66.7ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中;

将上述混合物置于敞口容器中,并于85℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于90℃下干燥30h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以3℃/min的速率升温至400℃下热处理3h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原煤质活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量10g,反应温度控制在10℃,压力控制在0.6mpa,空速控制为1h-1,烷基汞浓度控制在20ng/l,原煤质活性炭的烷基汞回收率为83%,巯基活性炭的烷基汞回收率为97%。

实施例4

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:2:6的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于25℃下保持搅拌2.5h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺:甲醛:无水乙醇=1:2.8:7的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于58℃下保持搅拌1.8h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合液按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为5:4的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为100g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取沥青基活性炭100g,破碎至80目的粉末活性炭,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为20%,称取200ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中;

将上述混合物置于敞口容器中,并于75℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于85℃下干燥24h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以4℃/min的速率升温至380℃下热处理4h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原沥青基活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量5g,反应温度控制在25℃,压力控制在0.8mpa,空速控制为2h-1,烷基汞浓度控制在200ng/l,原沥青基活性炭的烷基汞回收率为85%,巯基活性炭的烷基汞回收率为98%。

实施例5

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:2:4的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于35℃下保持搅拌2h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺:甲醛:无水乙醇=1:3:10的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于55℃下保持搅拌3.6h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合液按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为5:3.5的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为120g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取树脂基活性炭100g,破碎至300目的粉末活性炭,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为25%,称取208ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中;

将上述混合物置于敞口容器中,并于78℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于105℃下干燥20h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以5℃/min的速率升温至580℃下热处理2h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原树脂基活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量2g,反应温度控制在35℃,压力控制在3mpa,空速控制为5h-1,烷基汞浓度控制在500ng/l,原树脂基活性炭的烷基汞回收率为82%,巯基活性炭的烷基汞回收率为99%。

实施例6

按照邻氨基苯硫酚:甲醛:无水乙醇=1:2:9的摩尔比例称量相应质量的邻氨基苯硫酚、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于28℃下保持搅拌3.5h,得到含硫预聚合液,冷却备用。

按照三聚氰胺:甲醛:无水乙醇=1:3:4的摩尔比称量相应质量的三聚氰胺、甲醛溶液(37wt.%)与无水乙醇,于60℃下保持搅拌1h,得到含氮预聚合液,冷却备用。

将得到的含硫预聚合液与含氮预聚合液按邻氨基苯硫酚:三聚氰胺的摩尔比为为5:1.5的比例进行混合,最后用无水乙醇稀释至总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛)浓度为180g/l,即得巯基预聚合改性液。

称取木质活性炭100g,破碎至200目的粉末活性炭,再按照总聚合物(邻氨基苯硫酚+三聚氰胺+甲醛):活性炭粉体的质量比为15%,称取83ml的巯基预聚合改性液,将活性炭粉体浸泡于所述巯基预聚合改性液中,并添加适量的无水乙醇为稀释剂,确保活性炭粉体能完全浸没于稀释溶液中;

将上述混合物置于敞口容器中,并于88℃下进行搅拌,直至乙醇溶液完全蒸发,再于95℃下干燥18h,即制得改性活性炭。

将上述改性活性炭置于管式炉中,通入氮气作为保护气,并以3℃/min的速率升温至450℃下热处理3h,随后继续在氮气保护下自然冷却至室温,即得巯基活性炭。

最后,将原木质基活性炭与所述的巯基活性炭分别置于液相固定床反应器中,装填量1.25g,反应温度控制在65℃,压力控制在15mpa,空速控制为8h-1,烷基汞浓度控制在700ng/l,原树脂基活性炭的烷基汞回收率为77%,巯基活性炭的烷基汞回收率为95%。

图2为巯基活性炭的扫描电镜图:a)未改性的活性炭;b)10%聚合液改性巯基活性炭;c)20%聚合液改性巯基活性炭;d)30%聚合液改性巯基活性炭,由图2可知,本发明可得到具有纳米尺度的巯基改性涂层的活性炭吸附剂,其在活性炭表面分布均匀,结合紧密。

表1为不同巯基改性活性炭的eds分析结果,由表1可以看出,本发明制得的巯基活性炭,其表面巯基的掺杂比例在2.8~22.6wt%之间可调,随着巯基预聚合改性液与活性炭比例的提高,制得的巯基活性炭中的表面巯基含量也大大增加。

表1巯基改性活性炭的eds分析结果

表2为不同巯基改性活性炭对甲基汞的吸附结果,由表2可以看出,本发明制得的巯基活性炭对烷基汞的吸附性能优异。

表2巯基改性活性炭对甲基汞的吸附结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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