[发明专利]粉末活性炭表面接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭表面改性的方法。

背景技术

活性炭发达的孔结构和巨大的比表面积使其对许多污染物都表现出了很好的去除能力，在环境污染日趋严重的今天，活性炭吸附一直备受人们关注。但是活性炭在应用于水处理领域目前尚存在一些问题，表现在颗粒活性炭比表面积较小，吸附能力较弱。而粉末活性炭虽然比表面积大，吸附能力强，但是因为粒度较小，应用于水体系中难以在水体系中沉降或者回收，在给水和污水处理中存在难以实现自沉淀而造成二次污染和不能重复利用的问题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有粉末活性炭应用在给水和污水处理中难以实现自沉淀而造成二次污染和不能重复利用的问题，而提供的粉末活性炭表面接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)的方法。

使用原子转移自由基聚合的方法在粉末活性炭表面接枝聚(N-异丙基丙烯酰胺)的方法，具体是按以下步骤完成的：

一、表面改性：使用氧化改性方法或酸化改性方法对粉末活性炭进行表面改性，得到表面改性后的粉末活性炭；

步骤一中所述的氧化改性方法具体是按以下步骤完成的：①首先将粉末活性炭加入到容器中，然后加入物质的量浓度为1mol/L～2mol/L的H₂SO₄，超声分散30min～60min，然后加入(NH₄)₂S₂O₈，并在温度为60℃～80℃下反应3h～5h，得到粉末活性炭悬浮液；②在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下将粉末活性炭悬浮液离心5min～15min，去除上清液后得到粉末活性炭沉淀物质；③使用水作为溶剂，将粉末活性炭沉淀物质在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下离心5min～15min，去除上清液；④重复步骤③3次～5次，得到湿表面改性后的粉末活性炭；⑤在温度为80℃～120℃下将湿表面改性后的粉末活性炭干燥12h～24h，得到表面改性后的粉末活性炭；其中，①中所述的粉末活性炭的质量与物质的量浓度为1mol/L～2mol/L的H₂SO₄的体积比为(0.04g～0.06g):1mL；①中所述的粉末活性炭的质量与②中所述的(NH₄)₂S₂O₈的质量比为(0.175～0.263):1；

步骤一中所述的酸化改性方法具体是按以下步骤完成的：①首先将粉末活性炭加入到容器中，然后将物质的量浓度为4.8mol/L～5.8mol/L的HCl加入到容器中，先超声分散30min～60min，然后在温度为60℃～80℃下反应3h～6h，得到粉末活性炭悬浮液；②将粉末活性炭悬浊液在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下离心5min～15min，去除上清液后得到粉末活性炭沉淀物质；③使用水作为溶剂，将粉末活性炭沉淀物质在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下离心5min～15min，去除上清液；④重复步骤③3次～5次，得到湿表面改性后的粉末活性炭；⑤在温度为80℃～120℃下将湿表面改性后的粉末活性炭干燥12h～24h，得到表面改性后的粉末活性炭；其中，①中所述的粉末活性炭的质量与物质的量浓度为4.8mol/L～5.8mol/L的HCl的体积比为(0.04g～0.06g):1mL；

二、氨基改性：①将表面改性后的粉末活性炭在100℃～120℃干燥10min～20min后加入到无水乙醇中，然后加入三乙醇胺，超声分散30min～60min，得到粉末活性炭混合悬浮液；②将APTES加入到水中后在搅拌速度为60r/min～80r/min的条件下搅拌5min～10min，得到APTES溶液；③将粉末活性炭混合悬浮液与APTES溶液混合，得到粉末活性炭/APTES混合溶液；④使用质量分数为25%的氨水将粉末活性炭/APTES混合溶液的pH值调至9～10，并在温度为60℃～80℃下反应12h～15h，得到粉末活性炭悬浊液；⑤将粉末活性炭悬浊液在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下离心分离，得到粉末活性炭沉淀物质；⑥使用无水乙醇作为溶剂，将粉末活性炭沉淀物质在离心速度为6000r/min～8000r/min的条件下离心5min～15min，去除上清液；⑦重复步骤二⑥3次～5次，得到样品物质；⑧在温度为80℃～120℃下将步骤二⑦得到的样品物质真空干燥12h～24h，得到氨基改性后的粉末活性炭；