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技术领域：
】本发明涉及一种活性炭的改性方法以及应用。
背景技术：
：随着国民经济的快速发展，人们在享受经济发展带来的便利时，也面临着环境问题带来的严峻考验。活性炭作为一种常用的吸附材料，具有成本低廉、应用广泛及环境友好等特点，使其在空气净化、污水处理及能源存储等方面具有广阔的应用前景，并带来了极大的经济效益。然而，一般活性炭都有吸附选择性较差、比表面积及孔结构不合理等缺点，通过表面改性，可获得较理想的孔结构和比表面积，进而改善活性炭的吸附能力和吸附选择性。当前常用的办法是化学改性，参见公开号为cn105854804a，名称为一种活性炭的改性方法的专利申请。该方法得到的活性炭性能改进，但是操作过程较复杂、耗时多且会产生大量的废液污染环境。以上
背景技术：
内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
背景技术：
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种活性炭的改性方法及应用，改性处理过程简便，效率高，且无污染物产生。本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：s1，将活性炭进行干燥处理；s2，在大气压低温等离子体设备中按照1cc/min～200cc/min的气流量通入气体，将干燥处理后的活性炭送入所述等离子体设备中，使活性炭处于低温等离子体的喷射出口处，控制所述等离子体设备的喷射出口的移动速度在0～30mm/s，处理0.5～30min后，得到改性后的活性炭。本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决：一种根据如上所述的改性方法改性得到的活性炭。一种活性炭用于吸附颗粒的方法，包括以下步骤：根据如上所述的改性方法改性活性炭，将改性后的活性炭应用于吸附颗粒的过程。本发明与现有技术对比的有益效果是：本发明的活性炭的改性方法，先干燥预处理活性炭，再利用大气压低温等离子体射流，对预处理后的活性炭进行射流喷射，活性炭具有一定的导电性，从而在活性炭表面进行火花放电改性。通过这种物理方式实现火花放电改性，耗能低、操作简便、对实验条件要求低，在常温常压下即可完成；处理效率高，可在较短时间内完成改性，且性能提升较大；无污染物排放，利于可持续发展。该活性炭改性的过程成本低、效率高、绿色环保。本发明所提供的改性方法得到的活性炭表面孔隙率增多，比表面积显著增加，且表面官能团也更丰富。所获得的活性炭产品在使用时，可使吸附效率提高，降低成本，节省空间。【附图说明】图1是本发明具体实施方式的实施例4中改性前后的活性炭孔表面的孔洞对比图。【具体实施方式】下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。本发明的构思是：不再考虑化学改性的改良，而是从物理方式寻求解决途径。等离子体作为第四类物质状态，由大量的正离子、负离子、电子、自由基等组成，低温等离子体属于等离子体的一类，由于其电子温度远远高于背景环境温度及低能耗、无废弃、无污染和能量利用率高等优点，在各领域获得广泛的应用。本发明中，结合活性炭表面的导电性，将射流喷射应用于活性炭的表面改性，形成火花放电，以优化活性炭材料的表面结构和性能，更大地发挥活性炭的吸附能力。本具体实施方式提供一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：s1，将活性炭进行干燥处理。该步骤是干燥处理，以去除活性炭表面的水分等，为后续等离子体照射处理做好准确。干燥时，可放入干燥箱中。优选，干燥箱的温度为60℃～100℃，干燥时间为16h～24h，从而可高效地进行干燥处理。s2，在大气压低温等离子体设备中按照1cc/min～200cc/min的气流量通入气体，将干燥处理后的活性炭送入大气压低温等离子体设备中，使活性炭处于低温等离子体的喷射出口处，控制所述等离子体设备的喷射出口的移动速度在0～30mm/s，处理0.5～30min后，得到改性后的活性炭。该步骤中，在设备中按照1cc/min～200cc/min的气流量通入气体，通入的气体可为空气、氧气、氮气、氨气中的一种或者多种的混合。控制喷射出口的移动速度在0～30mm/s，喷射出口为开通的，未密闭的状态，从喷射出口喷射出低温等离子体射流，射流到达活性炭表面后，活性炭表面具有一定的导电性，当射流作用于活性炭表面产生火花放电现象时，可增加活性炭表面的孔洞数，提升其比表面积。通入的气体在用于形成射流气流时，还可在射流中生成自由基。生成的自由基由气源决定。例如，如果通入氧气，则产生氧离子自由基；如果通入氮气，则产生氮离子自由基。这些自由基活性大，具有极强的氧化能力，从而在改性孔洞数时也易于在活性炭表面接入相应的自由基官能团。这样，可在活性炭表面的孔隙率增大的同时，丰富活性炭表面的官能团，使其活性大幅度提高。优选地，将活性炭置于距离所述射流喷射出口5～150mm的范围内。在该范围内，可同时获得较好的比表面积提升以及官能团的丰富。优选地，对活性炭进行表面改性时，按两段式距离进行处理。具体地，先将活性炭置于距离低温等离子体喷射出口5～30mm的范围，处理2～10min后，再将活性炭置于距离低温等离子体喷射出口100～250mm的范围，处理2～5min。在改性过程中发现，当距离喷射出口短，高能电子多和火花放电现象存在时均会妨碍接入官能团。因此，通过两段式距离进行处理，先置于一较近的距离范围内，此阶段活性炭表面主要发生火花放电现象，使得活性炭表面形成大量孔洞；然后置于一较远的距离范围内，在范围内火花放电现象消失，从而可便于接入大量的相应官能团。进一步优选地，按照两段式距离进行处理时，先将活性炭置于距离低温等离子体的射流喷射出口10～20mm的范围，处理2～5min后，再将活性炭置于距离低温等离子体的射流喷射出口150～200mm的范围，处理2～4min。根据验证，在不同距离下处理时，会影响最终接入的官能团的丰富程度。当按照上述范围分别设置第一段较近的距离和第二段较远的距离时，接入的官能团的数量有显著的提升效果。优选地，通入气体时为氧气。氧离子自由基具有极强的氧化能力，但是距离短，高能电子多和火花放电现象均会妨碍接入官能团，不足以接入大量的含氧官能团。此时配合两段式距离的控制时，在近距离区域发生火花放电，且在一段区域内氧气转化为臭氧(在距离射流喷射出口20mm时，浓度达到最大)。后续以便于在远距离处接入大量的含氧官能团。喷射端口喷射射流时，优选移动速度在5～20mm/s的范围，从而移动速度的范围较合适，既能充分扫射到活性炭的表面，同时改性效果也较好。此外，在将活性炭放入设备之前，包括预启动设备的步骤。先将等离子体设备开启，静置20～90s后，关闭；然后再送入所述活性炭，再开启所述等离子体设备进行工作。通过先预启动设备，可去除设备中部件，例如电极上的污染，从而使得后续活性炭的改性效果更好。本具体实施方式的活性炭改性方法，通过大气压低温等离子体射流与活性炭表面的导电性相结合，配合一定气流量、移动速度和处理时间的控制，对活性炭表面进行火花放电改性。通过这种物理方式实现火花放电改性，耗能低、操作简便、对实验条件要求低，在常温常压下即可完成；处理效率高，可在较短时间内完成改性，且性能提升较大；无污染物排放，利于可持续发展。该活性炭改性的过程成本低、效率高、绿色环保。改性方法得到的活性炭表面孔隙率增多，比表面积显著增加，表面官能团也较丰富。所获得的活性炭产品在使用时，较少的用量就可达到性能要求，节约成本，节省空间。可广泛用于空气净化、污水处理及能源存储等方面的颗粒吸附过程。如下，通过具体实施例验证本具体实施方式中改性的活性炭的性能参数。实施例1本实施例的一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：(1)将4g椰壳活性炭置于烘箱内，烘箱温度为60℃，烘烤24h后，取出，用电子天平称取2g，用作后期改性(标为ac-1)，剩下的装入密封袋，作为对比样(标为ac-2)。(2)以空气作为气源，流速为20cc/min；保持大气压低温等离子体设备的工作电压为220v，打开电源后，让设备静置40s，关闭电源。(3)取ac-1号活性炭，装入50ml烧杯中，让其均匀铺于烧杯底部，置于大气压低温等离子体设备的喷射出口的正下方。(4)调整设备的高度，使低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离为10mm，打开大气压低温等离子体设备的电源，使喷射出口的移动速度为10mm/s，处理5min后，关闭电源；再次改变低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离，为100mm，处理3min，关闭电源；把改性后的活性炭装入密封袋，以待测试。表1为测得的本实施例中改性前后活性炭的比表面积、o/c原子比的数据。表1名称ac-2ac-1比表面积915.6m2/g999.9m2/gn(o)/n(c)7.88％8.09％本实施例改性的椰壳活性炭孔洞增多，比表面积增大，含氧官能团有所增加，因而吸附能力得到改进。实施例2本实施例的一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：(1)将4g椰壳活性炭置于烘箱内，60℃恒温烘烤24h后，取出，用电子天平称取2g，(用作后期改性)(标记为ac-3号)，剩下的装入密封袋，(作为对比样)(标记为ac-4号)。(2)以空气作为气源，流速为20cc/min；保持大气压低温等离子体设备的工作电压为220v，打开电源后，让设备静置40s，关闭电源。(3)取ac-3号活性炭，装入50ml烧杯中，让其均匀铺于烧杯底部，置于大气压低温等离子体设备的喷射出口正下方。(4)调整设备的高度，使低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离为10mm，打开大气压低温等离子体设备的电源，使喷射出口的移动速度为20mm/s，处理5min后，关闭电源；再次改变低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离，为200mm，处理5min，关闭电源；把改性后的活性炭装入密封袋，以待测试。表2为测得的本实施例中改性前后活性炭的比表面积、o/c原子比的数据。表2本实施例改性的椰壳活性炭孔洞增多，比表面积增大，含氧官能团有所增加，因而吸附能力得到改进。实施例3本实施例的一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：(1)将4g椰壳活性炭置于烘箱内，烘箱温度为60℃，烘烤24h后，取出，用电子天平称取2g，用作后期改性(标记为ac-5号)，剩下的装入密封袋，作为对比样(标记为ac-6号)。(2)以氧气作为气源，流速为30cc/min；保持大气压低温等离子体设备的工作电压为220v，打开电源后，让设备静置40s，关闭电源。(3)取ac-5号活性炭，装入50ml烧杯中，让其均匀铺于烧杯底部，置于大气压低温等离子体设备的正下方。(4)调整设备的高度，使低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离为10mm，打开大气压低温等离子体设备的电源，使喷射出口的移动速度为10mm/s，处理10min后，关闭电源；再次改变低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离，为100mm，处理3min，关闭电源；把改性后的活性炭装入密封袋，以待测试。表3为测得的本实施例中改性前后活性炭的比表面积、o/c原子比的数据。表3名称ac-6ac-5比表面积9122.3m2/g1010.7m2/gn(o)/n(c)7.88％9.83％本实施例改性的椰壳活性炭孔洞数增多，比表面积增大，含氧官能团有所增加，因而吸附能力得到改进。实施例4本实施例的一种活性炭的改性方法，包括以下步骤：(1)将4g椰壳活性炭置于烘箱内，烘箱温度为80℃，烘烤18h后，取出，用电子天平称取2g，用作后期改性(标记为ac-7号)，剩下的装入密封袋，作为对比样(标记为ac-8号)。(2)以氧气作为气源，流速为30cc/min；保持大气压低温等离子体设备的工作电压为220v，打开电源后，让设备静置40s，关闭电源。(3)取ac-8号活性炭，装入50ml烧杯中，让其均匀铺于烧杯底部，置于大气压低温等离子体设备的正下方。(4)调整设备的高度，使低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离为10mm，打开大气压低温等离子体设备的电源，使喷射出口的移动速度为10mm/s，处理5min后，关闭电源；再次改变低温等离子体喷射出口到活性炭表面的距离，为200mm，处理5min，关闭电源；把改性后的活性炭装入密封袋，以待测试。表4为测得的本实施例中改性前后活性炭的比表面积、o/c原子比的数据。表4名称ac-8ac-7比表面积918.5m2/g1027.4m2/gn(o)/n(c)7.88％12.39％本实施例改性的椰壳活性炭孔洞增多的效果对比图如图1所示。本实施例改性的椰壳活性炭孔洞数增多，比表面积增大，含氧官能团有所增加，因而吸附能力得到改善。测试改性前后的活性炭用于吸附亚甲基蓝的情形。改性前(ac-8活性炭)吸附亚甲基蓝的吸附值为458mg/g，改性后(ac-7活性炭)吸附亚甲基蓝的吸附值为530mg/g，吸附能力有了明显的提升。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。当前第1页12