[发明专利]一种制备光催化活性炭的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备具有光催化能力的活性炭的方法，尤其涉及一种通过原位合成获得光催化剂活性炭的方法。本发明同时还涉及一种通过上述方法获得的光催化活性炭产品。

背景技术

活性炭具有很大的比表面积，因此具有很强的吸附能力，主要用来吸附去除水或者大气中的有毒有害杂质，或者用来去除液体的颜色。例如，一个非常有用的途径是用来去除微污染水源中的有机杂质，从而获得饮用级别的水。

活性炭在使用一段时间后，吸附量将趋于饱和，吸附能力随之降低或者消失。此时，必须更换新的活性炭，或者使旧活性炭再生。常用的再生手段包括加热、酸洗、碱洗和溶剂清洗等。然而，更换新的活性炭并丢弃旧的活性炭，将会造成不必要的浪费。而选择加热的方法再生活性炭将耗费大量的燃料，并放出有毒的气体；用清洗的方法再生活性炭，将会产生新的被污染液体，需要额外进一步进行处理。因此，上述方法均不是经济环保的最佳处理方法。

目前有一种新的活性炭再生的方法，就是向活性炭中加入光催化剂，例如二氧化钛。光催化剂在紫外线或者含有紫外线的光源(例如太阳光)的照射下，将产生电子跃迁，高能量的电子能够和催化剂表面的物质发生氧化或者还原反应，从而将大分子量的有毒有害物质分解为低分子量的无害物质。因此，光催化剂可以用来再生活性炭，将活性炭中吸附的有毒有害物质分解，可以使活性炭在一个较长的时间内保持吸附能力而不产生额外的污染，也不需要消耗很多的能量。

基于这样的思路，出现了一些采用光催化剂与活性炭结合的专利，例如美国专利USP 6673738、USP 5965479、USP 5266540。这些专利公开的技术方案的共同特点是：光催化剂是外加的，也就是说，上述专利公开的技术方案是将活性炭成品和光催化剂成品混合，获得具有光催化能力的活性炭。需要指出的是，这些专利中光催化剂的制备和活性炭的制备是两个完全不相关的过程，光催化剂只是被动地混入活性炭。这种做法的缺点是，光催化剂与活性炭的结合力不强，使用过程中光催化剂容易流失；虽然使用粘结剂可以在一定程度上提高光催化剂与活性炭的结合力，但存在于活性炭表面的粘结剂和光催化剂会降低活性炭的吸附能力。另外，混入的光催化剂纯度也有很高的要求，纯度不高的光催化剂混入活性炭后，会给活性炭带来其他杂质，影响活性炭的吸附性能。

石油焦和煤中的主要元素是碳，目前这些原料最主要的用途是用作燃料，但是如果不进行脱硫处理，石油焦和煤中的硫元素进入大气中，会造成严重的空气污染，因此也有利用这些原料制备活性炭的公开报道，例如申请号为200610017471.9、200610019321、200610046177和200610057999等的中国专利申请公开了使用石油焦作为原料制备活性炭的技术方案，申请号为200610098623的中国专利申请也公开了采用高硫煤作为原料制备活性炭的技术。但公开的技术方案中并没有考虑任何光催化因素，即，其仅仅是记载了可以利用石油焦或高硫煤制备活性炭的技术。

因此，将光催化剂的制备和活性炭的制备结合起来，获得不需要使用粘结剂，光催化剂与活性炭具有较强结合力的活性炭制备方法是本领域亟待解决的问题之一。同时，在制备活性炭的工艺中采用石油焦和煤等作为原料，解决这些原料作为燃料使用时带来的污染问题，也是本领域中的一个具有较好前景的发展方向。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种制备光催化活性炭的方法，以高硫石油焦或者高硫煤为原料，通过原位生成的方式获得光催化活性炭。

本发明的目的还在于提供一种光催化活性炭，其具有吸附和光催化分解有机杂质的能力，可以广泛用于水污染和大气污染的治理。

为达到上述目的，本发明提供了一种制备光催化活性炭的方法，该方法包括：以高硫石油焦和/或高硫煤为原料，且原料的粒度为10-250目，使包含所述原料与氯化锌活化剂，且二者质量比为0.1∶1到2∶1的混合物在500-1000℃保温反应0.5-4小时，以及将反应物洗涤干燥的过程。

根据本发明的具体技术方案，优选地，保温反应的温度可以控制为650-900℃。并且，保温反应既可以在空气气氛下进行，也可以在不活泼气氛下进行，其中，不活泼气氛包括氮气、氩气和氦气等中的一种或几种。