专利名称：一种活性炭吸附剂的改性方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于改性功能材料领域，具体涉及一种活性炭吸附剂的改性方法及其应用。
背景技术：
汞是环境中极其有毒的一种元素，它能导致人体神经系统不可逆的损害。世界卫生组织规定人类每周吸收汞的最大承受量是0.3微克和可承受饮用水中汞的最高浓度是lg/L。美国环保局规定，废水中汞的排放限值是10微克每升，饮用水是2微克每升。日本这个规定则更为严格，分别是5和0.5微克每升。因此，在饮用水和污水处理中将汞去除到可以承受的范围内仍是一个挑战。硫化物沉淀法，离子交换，明矾和铁凝固等传统的方法已被用来去除或分离水中的汞离子。但是这些方法去除的效率低或者在去除的过程需要一些会产生更多污泥的附加处理手段。尤其是，当汞的浓度很低时，这些方法都是无效的。活性炭是一种常见的吸附剂，由于其优异的多孔结构，特定的表面性能，可重用性，最低的成本和对环境无害的性质，通常用于去除水中的金属。但是普通活性炭对汞离子的选择性不强，吸附速度慢，效率低，吸附容量小。活性炭改性已被认为是一种提高去除水介质中金属效率的一种方法。
发明内容
发明目的:针对以上方法的不足，本发明提供了一种活性炭吸附剂的改性方法及其应用，该方法能显著的提高活性炭去除水介质中汞的效率，使得该改性活性炭成为一种高效的吸附剂。并且，该改性方法简便易行，操作简单。技术方案:本发明提供了一种活性炭吸附剂的改性方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)将活性炭与溶剂按固液比1:5-1:20进行混合并搅拌得到悬浊液；
(2)向步骤(I)中的悬浊液中加入质量分数2%-5%的氨丙基三乙氧基硅烷，然后用超声处理5 — 20分钟得到混合液A ；
(3)将步骤(2)后所得的混合液A用酸把PH调整到3-4，然后在室温下放置I小时得到混合液B ；
(4)将经过步骤(3)的混合液B在50-110°C下加热4-24小时得到混合液C；
(5)将经过步骤(4)的混合液C进行离心分离后，用甲苯或乙醇进行洗涤，再用去离子水再洗涤以去除游离的氯和非反应性的硅烷得到改性活性炭；
(6)将经过步骤(5)的改性活性炭在20-60°C下真空干燥一晚即得到活性炭吸附剂成
品O所述活性炭型号为Darco 20X40 LI表面积为650m2 g \密度为400 g L S颗粒直径为0.42-1.0mm。
所述步骤(I)中的溶剂为乙醇溶液或甲苯溶液两者中的一种。所述乙醇溶液或甲苯溶液用去离子水配制而成，且乙醇溶液的质量分数1%_10%，甲苯溶液的质量分数1%-10%。 所述步骤(2)中的氣丙基二乙氧基娃烧的最佳浓度为2%。所述步骤(4)中混合液在70°C下加热6小时。所述的活性炭改性方法制备的活性炭吸附剂在水介质中汞的去除方面的应用。有益效果:本发明相对于现有技术，具有下列优点和效果:
(I)本发明在活性炭改性的过程中并未使用到有毒有害的化学药品，安全，环保。(2)本发明改性方法，工艺简单，便于操作。(3)本发明能提高活性炭对汞的吸附效率和速率，并且还能够去除水介质中浓度低的汞。(4)本发明改性方法将零电荷点PH由9.6降到了 4.54，因而更有利于阳离子的吸附，提高了吸附汞的速度，与传统活性炭相比吸附能力提高了一倍以上。
图1为本发明实施例4的汞离子的吸附动力学实验结果图具体实施方式
采用系列的实验以确定改性实验的最优条件:最优的反应物浓度、最佳的反应时间和温度；并同时进行了该改性后的活性炭吸附剂进行在汞的吸附能力方面的实验。实施例1:
根据上述活性炭吸附剂改性方法，将活性炭是从美国NORIT公司购买(型号Darco 20X40 LI，表面积为650m2 g \密度为400 g L 颗粒直径为0.42mm)，与质量分数为1%乙醇溶液按固液比1:5进行混合并搅拌得到悬浊液；再向悬浊液中加入2%的的氨丙基三乙氧基硅烷，然后用超声处理10分钟得到混合液A ;用盐酸将PH调整到3，在室温放置I小时得到混合液B ;将混合液B分别在50°C、70°C、90°C、110°C下加热6小时得到混合液C ;将混合液C分别进行离心分离后，用乙醇进行洗涤，再用去离子水再洗涤以去除游离的氯和非反应性的硅烷得到改性活性炭；最后改性活性炭20°C真空干燥一晚即得活性炭吸附剂成品，并储存在黑色容器中备用。这样就制得了在不同温度下进行改性所得的活性炭吸附剂。配制1000mg/L的汞离子标准液:将1.354克的氯化汞溶解在双蒸馏水中，再加入5ml浓硝酸进行酸化，最后稀释到1000ml。缓冲溶液:0.0lM KH2PO4 - NaOH, pH值约为6。称取0.1克改性所得的活性炭吸附剂加入到装有汞初始浓度为80毫克每升的缓冲溶液的容积为60毫升的玻璃瓶中，然后将该悬浊液在25°C，150转/分下震荡24小时；反应24小时后吸附达到平衡了，用Whatman0.45微米的过滤器过滤,再向滤液中滴加2_3滴浓硝酸固定萊离子，用VARIAN ICP-AOE光谱仪测定汞的平衡浓度并计算出平衡吸附量。实验数据及结果如下表:
表1-改性温度对汞吸附的影响
权利要求
1.一种活性炭吸附剂的改性方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将活性炭与溶剂按固液比1:5-1:20进行混合并搅拌得到悬浊液； (2)向步骤(I)中的悬浊液中加入质量分数为2%-5%的氨丙基三乙氧基硅烷，然后用超声处理5-20分钟得到混合液A ； (3)将步骤(2)后所得的混合液A用酸把PH调整到3-4，然后在室温下放置I小时得到混合液B; (4)将经过步骤(3)的混合液B在50-110°C下加热4-24小时得到混合液C； (5)将经过步骤(4)的混合液C进行离心分离后，用甲苯或乙醇进行洗涤，再用去离子水洗涤以去除游离的氯和非反应性的硅烷得到改性活性炭； (6)将经过步骤(5)的改性活性炭在20-60°C下真空干燥一晚即得到活性炭吸附剂成品O
2.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述活性炭型号为Darco 20X40LI，表面积为650m2 g S密度为400 g L S颗粒直径为0.42-1.0mm。
3.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤(I)中的溶剂为乙醇溶液或甲苯溶液两者中的一种。
4.根据权利要求3所述的改性方法，其特征在于，所述乙醇溶液或甲苯溶液用去离子水配制而成，且乙醇溶液的质量分数1%_10%，甲苯溶液的质量分数1%_10%。
5.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤(2)中的氨丙基三乙氧基硅烷的最佳浓度为2%。
6.根据权利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步骤(4)中混合液在70°C下加热6小时。
7.权利要求1-6所述的改性方法制备的活性炭吸附剂在水介质中汞的去除方面的应用。
全文摘要
本发明公开了一种活性炭吸附剂的改性方法以及该活性炭吸附剂在水介质中汞的去除方面的应用。本发明在活性炭改性的过程中并未使用到有毒有害的化学药品，安全，环保；改性方法，工艺简单，便于操作；将零电荷点PH由9.6降到了4.54，因而更有利于阳离子的吸附，提高了吸附汞的速度，与传统活性炭相比吸附能力提高了一倍以上；本发明能提高活性炭对汞的吸附效率和速率，并且还能够去除水介质中浓度低的汞。
文档编号C02F1/62GK103143333SQ201310078900
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者祝建中, 史海波 申请人:河海大学