[发明专利]一种磁性离子液体、其应用和改性活性炭及其制备方法

说明书

本发明涉及吸附材料技术领域，具体公开一种磁性离子液体、其应用和改性活性炭及其制备方法。所述改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：将所述的磁性离子液体与活性炭混合，于30～90℃反应2‑24h，经分离处理，得到改性活性炭。本发明提供的改性活性炭吸附VOC废气的饱和量显著增加，吸附效率提升，自燃点变高，爆炸下限也明显升高，燃爆可能性显著降低，此外，改性后的活性炭能够有效降低活性炭吸附环境中氧含量，能够进一步地降低气粉混合物的燃烧和爆炸的可能性。

技术领域

本发明涉及吸附材料技术领域，尤其涉及一种磁性离子液体、其应用和改性活性炭及其制备方法。

背景技术

随着工业的发展，工业废气的排放量也日益增大，其中，挥发性有机化合物(VOCs)排放强度大、持续时间长、毒害大，且极易形成可燃性混合蒸气，为区域企业安全生产带来燃烧爆炸隐患。

目前，VOCs处理技术包括破坏性方法和回收性方法。生物质活性炭作为典型VOCs吸附剂之一，具有比表面积大和吸附能力强的特点，广泛应用于工业废气吸附回收。然而，在生物质活性炭与有机废气的气固多相吸附过程中却常常发生燃爆等事故，造成极大的安全隐患。目前生物质活性炭已被列入危险化学品名录，吸附后的生物质活性炭被列入固体危险废弃物名录。

因此，需要对生物质活性炭进行改性，目前活性炭改性常用的改性剂有硝酸、硫酸、氧化剂、还原剂、负载金属离子等。然而，上述改性方法仍存在污染环境、改性效果偏低等问题。

发明内容

针对现有生物质活性炭易发生燃烧爆炸以及生物质活性炭改性效果差等问题，本发明提供一种磁性离子液体、其应用和改性活性炭及其制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种磁性离子液体，由疏水性氨基酸、含氮化合物与磁性过渡金属氯化物制得，所述含氮化合物为酰胺类化合物或尿素类化合物中的至少一种。

所述疏水性氨基酸作为氢键受体，所述酰胺类化合物或尿素类化合物作为氢键供体，所述磁性过渡金属可溶性盐作为配体，氢键供体、氢键受体和配体三者之间通过氢键相互作用，形成离子液体。所得离子液体绿色环保，性能稳定。

进一步地，所述疏水性氨基酸、所述含氮化合物与所述磁性过渡金属可溶性盐的摩尔比为1～3:2～5:0.5～6，保证各组分彼此间通过氢键形成性能稳定的离子液体。

进一步地，所述疏水性氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸或脯氨酸中的至少一种。上述氨基酸含有富电子基团，即羧基上的O更容易与酰胺类化合物或尿素类化合物中的H形成氢键。

进一步地，所述磁性过渡金属可溶性盐为镍、铁、钴、锰或锌的氯化物，或所述氯化物的水合物，如NiCl₂·6H₂O、FeCl₃·6H₂O、FeCl₂·6H₂O、CoCl₂·6H₂O、MnCl₄·4H₂O或ZnCl₂·6H₂O。磁性过渡金属可溶性盐中的富电子基团Cl与酰胺类化合物或尿素类化合物中的H形成氢键的同时，使离子液体体系具有较好的磁性。

进一步地，所述酰胺类化合物为乙酰胺、二甲基乙酰胺、丙酰胺或苯甲酰胺；所述尿素类化合物为尿素、1-甲基尿素、1,3-二甲基尿素或硫脲。

进一步地，所述磁性离子液体的制备方法为：将所述含氮化合物、疏水性氨基酸与磁性过渡金属可溶性盐混合后，升温至50-110℃，保温至体系均一透明，经干燥后，即得磁性离子液体。

进一步地，升温速度为5.5～6℃/h，有助于氢键的形成。

本发明还提供了上述磁性离子液体在制备改性活性炭中的应用。