氯化钠，然后蒸出乙醇得膏状物，得11. 99g N-(2, 3-环氧丙 基）亚氨基二乙酸二钠，对亚氨基二乙酸二钠的收率为91. 08%。
[0066] (4)取30. Og步骤（2)所得活化的活性炭悬浮在80mLN，N-二甲基甲酰胺中，加 入到250mL带回流冷凝管和机械搅拌器的反应器中，再加入69. 5mL物质的量的浓度为 0. 5mol/L的N-(2, 3-环氧丙基）亚氨基二乙酸二钠的N，N-二甲基甲酰胺溶液，升温至 80°C，反应6小时，过滤，用蒸馏水洗涤3次，然后再用蒸馏水浸泡3次，过滤，滤渣置于真空 干燥箱中于60°C烘干至恒重，得37. 73g产物。
[0067] 按 Boehm 滴定法测定幾基（含一 COONa)为 2. 960mmol/g、一 OH 为 0· 260mmol/g。
[0068] 实施例6
[0069] (1)取IOOg煤质活性炭用蒸馏水洗涤表面，再超声清洗30分钟，然后用蒸馏水洗 净，在IKTC烘干至恒重；然后研磨，分别过60目和100目筛，取60目筛下物和100目筛上 物，控制活性炭的粒径在150?250 μ m ;再取40g活性炭浸在蒸馏水中55分钟，取出沥干 至表面无明显的水迹；
[0070] (2)将步骤⑴所得的活性炭装入沸腾喷洒器中，从器底通入洁净空气将活性炭 颗粒吹至沸腾状态，通过上锥体顶端喷入9. Omol/L硝酸溶液2分钟，然后从底部改吹55°C 的热空气至表面无明显水迹；转入密闭不锈钢容器中，保持相对湿度不低于65%，在100°C 下密闭6小时；然后再转入沸腾喷洒器中，在沸腾状态下喷入7. 5mol/L过硫酸铵溶液2分 钟，然后从底部改吹55°C的热空气至表面无明显水迹；转入密闭不锈钢容器中，保持相对 湿度不低于65%，在100°C下密闭6小时；处理完毕后，取出用蒸馏水浸泡3. 0小时，过滤， 用蒸馏水洗涤至近中性，置于真空干燥箱中在60°C下烘干至恒重，得39. Ig ;
[0071 ] (3)将IOOmL四氢呋喃与水按体积比为1 : 8的混合溶液加入到250mL带有机械搅 拌、滴液漏斗和回流冷凝管的反应器中，再加入IOg亚氨基二乙酸二钠溶解，升温至80°C， 缓慢滴加6. 6mL环氧氯丙烷，控制滴加时间为2小时，继续反应6小时；转入分液漏斗中静 置，冷却至室温后分液，回收油相I. 2mL，加入IOmL二氯甲烷萃取3次，合并萃取液，回收 0. 7mL环氧氯丙烷和28. 9mL二氯甲烷；然后把萃余相蒸发浓缩一半体积后再转入到带有机 械搅拌、滴液漏斗和回流冷凝管的反应器中，加入6. 16g质量分数为44. 0 %的NaOH溶液，升 温至80°C，反应6小时；然后用盐酸中和至pH值7. 9,减压旋蒸除去溶剂成膏状物，再加入 无水乙醇溶解，过滤去除副产物氯化钠，然后蒸出乙醇得膏状物，得12. 04g N-(2, 3-环氧丙 基）亚氨基二乙酸二钠，对亚氨基二乙酸二钠的收率为91. 43%。
[0072] (4)取30. Og步骤（2)所得活化的活性炭悬浮在70mLN，N-二甲基甲酰胺中，加 入到250mL带回流冷凝管和机械搅拌器的反应器中，再加入42. 9mL物质的量的浓度为 0. 75mol/L的N-(2, 3-环氧丙基）亚氨基二乙酸二钠的N，N-二甲基甲酰胺溶液，升温至 80°C，反应6小时，过滤，用蒸馏水洗涤3次，然后再用蒸馏水浸泡3次，过滤，滤渣置于真空 干燥箱中于60°C烘干至恒重，得35. 83g产物。
[0073] 按 Boehm 滴定法测定羧基（含一 COONa)为 2. 231mmol/g、一 OH 为 0· 271mmol/g。
[0074] 实施例7
[0075] 以实施例1?6所得改性活性炭为吸附剂（记为1#、2#、3#、4 #、5#和6 #)，分别配制 含&12+、附2+、〇3+、0(1 2+和？132+的质量体积浓度为3001^/1的模拟重金属水样，以3种未改性 的果壳、木质和煤质活性炭为对照吸附材料（分别记为A、B和C)。吸附试验条件：（1)吸附 容量测定，分别取IOOmL模拟重金属水样置于250mL锥形瓶中，称取0. Ig上述制备的改性 活性炭和未改性的活性炭，置于恒温摇床上，在25°C下振荡5h，用0. 45 μ m微孔滤器过滤， 在AA100型原子吸收光谱仪（美国PE公司）上测定吸附后重金属离子的浓度，计算吸附材 料的吸附容量；（2)吸附时间测定，按上述试验方法，以IOmin为时间间隔取样测定离子浓 度，确定达到饱和吸附的时间，结果如表1所示。
[0076] 表1本发明改性活性炭对重金属离子的吸附性能
[0077]
【主权项】
1. 一种用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 活性炭预处理：将活性炭先用蒸馏水洗涤表面，再超声清洗30分钟，用蒸馏水洗 净，在100?120°C烘干至恒重；然后进行研磨，分别过60目和100目筛，取60目筛下物和 100目筛上物，控制活性炭的粒径在150?250 y m ;再将活性炭浸在蒸馏水中40?60分 钟，取出沥干至表面无明显的水迹； (2) 活性炭可控氧化：将步骤（1)处理的活性炭装入沸腾喷洒器中；从器底通入洁净空 气将活性炭颗粒吹至沸腾状态，通过上锥体顶端喷入6. 0?10. Omol/L硝酸溶液2分钟，然 后从底部改吹50?60°C的热空气至表面无明显水迹；转入密闭不锈钢容器中，保持相对湿 度不低于65%，在80?100°C下密闭4?6小时；然后再转入沸腾喷洒器中，在沸腾状态下 喷入6. 0?8. Omol/L过硫酸铵溶液2分钟，后续操作如前所述，处理完毕后，取出用蒸馏水 浸泡2?3小时，过滤，用蒸馏水洗涤至中性或近中性，置于真空干燥箱中在60°C下烘干至 恒重，得活化的活性炭； (3) N-(2, 3-环氧丙基）亚氨基二乙酸二钠的制备： 将四氢呋喃与水按体积比为1 : 5?10混合，加入反应器中，再将亚氨基二乙酸二 钠加入其中溶解，升温至60?80°C，然后按环氧氯丙烷与亚氨基二乙酸二钠的摩尔比为 1. 2?1. 5 : 1，缓慢滴加环氧氯丙烷，控制滴加时间为2小时，继续反应4?6小时；转入 分液漏斗中静置，冷却至室温后分液，回收油相，加入水相体积1/8?1/10的二氯甲烷萃取 2?3次，合并萃取液，回收环氧氯丙烷和二氯甲烷；然后把萃余相蒸发浓缩一半体积后再 转入到反应器中，加入亚氨基二乙酸二钠物质的量1. 1?1. 2倍的质量分数为40?45% 的NaOH溶液，升温至60?80°C，反应4?6小时；然后用盐酸中和至pH值7. 5?8. 5,减 压旋蒸除去溶剂成膏状物，再加入无水乙醇溶解，过滤去除副产物氯化钠，然后蒸出乙醇得 膏状物，即N-(2, 3-环氧丙基）亚氨基二乙酸二钠； (4) 用于重金属废水处理的改性活性炭的制备： 将步骤⑵所得活化的活性炭悬浮在非质子极性溶剂中加入到反应器中，按活性炭质 量的25?30%加入步骤（3)所得N-(2, 3-环氧丙基）亚氨基二乙酸二钠配制的浓度为 0. 5?1. 0mol/L的溶液，升温至60?80°C，反应4?6小时，过滤，用蒸馏水洗涤2?3次， 然后再用蒸馏水浸泡2?3次，过滤，滤渣置于真空干燥箱中于60°C烘干至恒重，即得产物。
2. 根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法，其特征在 于：所述的步骤（1)中的活性炭为木质活性炭、果壳活性炭或煤质活性炭中任一种，形状为 颗粒状。
3. 根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法，其特征在 于：所述的步骤（2)中的沸腾喷洒器为上下端均为锥体，下锥体底带有进气口和气体分布 器，上锥体带有液体喷嘴和4个均分的排气孔的可拆卸透明有机玻璃容器，筒体高径比为 3 : 1，上锥体顶角为150度，下锥体顶角为45度。
4. 根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法，其特征在 于：所述的步骤（3)中的反应器带有冷凝管、恒压滴液漏斗和机械搅拌；步骤（4)中的反应 器带有回流冷凝管和机械搅拌。
5. 根据权利要求1所述的用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法，其特征在 于：所述的步骤（4)中的非质子极性溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃中的任一种。
【专利摘要】本发明公开了一种用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法。先将活性炭洗涤、烘干、研磨、过筛、浸泡使其孔隙中充满水，再通过吹洁净空气使活性炭呈沸腾状态，喷入氧化剂进行可控氧化，然后再与N-(2,3-环氧丙基)亚氨基二乙酸二钠通过环氧基开环将亚氨基二乙酸二钠接在活性炭表面上。本发明制备的改性活性炭仅在表面引入了对重金属离子具有较强作用的羟基、羧基和亚氨基二乙酸根，保留了活性炭原有的孔道结构特征，兼具很强的吸附重金属和去除有机污染物的能力，可通过活性炭吸附一步达到去除重金属和有机污染双重目的。同时，吸附后重金属容易回收，活性炭易于再生，其循环使用寿命长，不会造成二次污染，具有良好的推广应用前景。
【IPC分类】C07D303-36, C07D301-27, B01J20-30, C02F1-28, B01J20-22
【公开号】CN104525129
【申请号】CN201410851287
【发明人】刘立华, 杨刚刚, 周智华, 唐安平, 王易峰
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日