一种具有超大吸附容量的炭基快速吸附剂及其制备方法和应用

本发明涉及环境治理，具体涉及一种具有超大吸附容量的炭基快速吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、吸附剂是现代工业一种不可或缺的产品，目前常见的吸附剂有硅胶、氧化铝、活性炭、分子筛等，常被广泛应用于化工、环境保护、医药卫生、生物工程等领域。其中，炭基吸附剂是最常见、最典型的一种。吸附剂性能的差异性与最大吸附容量及吸附速率相关。随着科技的进步，提高炭基吸附剂吸附容量的方法已经从传统物理活化的基础上发展成节能、简便的化学活化法，比如磷酸和碱活化。化学活化法可制备具有发达孔隙和高比表面积的碳材料，不仅能大幅度提升其吸附性能，同时还能提高吸附平衡速率。吸附性能的优化和提升可大大拓宽吸附剂的应用范围，降低应用成本。然而，常规化学活化剂的使用普遍存在毒性高、工艺繁琐以及二次污染等问题，环境友好性差，并且获得的胡化学活化剂往往需要进行再处理，比如洗涤、干燥、过滤、筛分等一系列繁琐工艺，所需的仪器设备及辅助设施较多，极大地增加了资源和能源消耗，导致产品生产成本也偏高。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题针对现有用于水处理的化学活化剂存在的使用普遍存在毒性高、工艺繁琐以及二次污染等问题，环境友好性差，并且获得的胡化学活化剂往往需要进行再处理，比如洗涤、干燥、过滤、筛分等一系列繁琐工艺，所需的仪器设备及辅助设施较多，极大地增加了资源和能源消耗，导致产品生产成本也偏高的问题。

2、本发明提供一种具有超大吸附容量的炭基快速吸附剂的制备方法，将预处理所得含碳前驱物和硼化物混合后置于惰性气体中且在700～1200℃下煅烧0.5～6h。

3、作为一种可能的设计，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的0.2～5％。

4、作为一种可能的设计，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的0.2～1.5％。

5、作为一种可能的设计，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的1％。

6、作为一种可能的设计，所述硼化物包括硼酸、氧化硼、乙硼烷、碳化硼、四硼酸钠以及硼氢化钠中至少一种。

7、作为一种可能的设计，所述含碳前驱物包括生物炭、活性炭、水热炭、石墨烯、碳纳米管、炭黑以及煤基碳中至少一种。

8、作为一种可能的设计，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氮气。

9、作为一种可能的设计，煅烧温度为800～1200℃，优选900～1200℃；优选地，升温速率为1～10℃/分钟。

10、本发明的有益效果为：

11、本发明是以碳基作为前驱体，采用硼化物对碳基进行活化，一步合成具有炭基快速吸附剂。该方法不仅简单，节约成本，且制备得到的炭基快速吸附剂具有较大的比表面积，因此对水中的污染物具有良好的吸附效果，不会对环境产生二次污染，值得推广使用。

技术特征：

1.一种具有超大吸附容量的炭基快速吸附剂的制备方法，其特征在于，将预处理所得含碳前驱物和硼化物混合后置于惰性气体中且在700～1200℃下煅烧0.5～6h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的0.2～5％。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的0.2～1.5％。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述硼化物的质量为所述含碳前驱物质量的1％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼化物包括硼酸、氧化硼、乙硼烷、碳化硼、四硼酸钠以及硼氢化钠中至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含碳前驱物包括生物炭、活性炭、水热炭、石墨烯、碳纳米管、炭黑以及煤基碳中至少一种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氮气。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，煅烧温度为800～1200℃，优选900～1200℃；优选地，升温速率为1～10℃/分钟。

9.权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的炭基快速吸附剂。

10.一种权利要求9所述炭基快速吸附剂在水处理中的应用。

技术总结
本发明公开了一种具有超大吸附容量的炭基快速吸附剂及其制备方法和应用，炭基快速吸附剂的制备方法包括将预处理所得含碳前驱物和硼化物混合后置于惰性气体中且在700～1200℃下煅烧0.5～6h。制备方法简单，从前驱体到目标吸附剂只需一步即可实现、省去了传统制备工艺中的过滤、洗涤、干燥等一系列繁琐步骤，操作简单，重复性好。环境友好，制备过程中所用的试剂与材料均无毒无害，极大减少了环境二次污染。所制备的炭基吸附剂具有发达的孔隙结构、超高比表面积、吸附速率快、吸附容量极大，循环性能优异等优点。

技术研发人员：梁锦平,高凯
受保护的技术使用者：四川师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27