[发明专利]一种氨基改性活性炭的制备方法及其在吸附Pb2+中的应用

说明书

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种氨基改性活性炭的制备方法及其在吸附Pb²⁺中的应用，其制备方法包括以下步骤：取适量的活性炭置于马弗炉中，在温度为550℃下活化5 h；取9 g活化的活性炭置于盛有180 mL氢氧化钠溶液(2 mol/L)中，于80℃处理3 h，冷却到室温后过滤并用去离子水洗涤至中性，并在60℃下烘干。活性炭的氨基改性过程如下：将9 g碱溶液处理过的活性炭真空干燥3 h以脱除吸附在活性炭上的物理水，随后放入250 mL三颈烧瓶中，加入150 mL甲苯，搅拌下升温到100℃后滴加3g 3‑氨基丙基‑三甲氧基硅烷，继续回流16 h。冷却至室温后过滤洗涤，然后于60℃电热鼓风干燥箱中烘干，便得到氨基改性的活性炭。活性炭经氨基改性后，对Pb²⁺的吸附性能有了很大程度的提高。

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种氨基改性活性炭的制备方法及其在吸附Pb²⁺中的应用。

背景技术

铅作为一种常见的工业用金属，广泛用于工业生产活动以及日常生活中，如：电池生产、染料、电镀等，也由此产生大量含铅工业废水。铅离子无法自然降解，通过水体循环进入生物体内，再经由食物链进入人体，对血液循环系统，肾脏、神经系统造成严重伤害。世界卫生组织对排放废水中铅离子含量规定要低于0.015 mg/L，因此除去废水中的铅离子极为重要。

传统的重金属废水处理方法主要有离子交换、絮凝、吸附、化学沉淀、反渗透、溶剂萃取、化学氧化还原等等。在这些处理方法中，应用广泛的是吸附法，这是由于吸附法效率高、吸附剂成本低和操作容易，特别在处理大容量且浓度较低的重金属废水时，吸附法是一种极具应用潜力的污水净化技术。而活性炭内部空隙较大，具有较大的比表面积，常被用作水处理吸附材料。活性炭是一种优良的吸附剂，具有多孔结构，吸附容量大、速度快，能有效吸附气体、胶态物质及有机色素等，因此广泛用于工业三废治理。

活性炭具有大的表面，但吸附官能团比较少，影响了其吸附性能。常见吸附官能团有羧基、磺酸基、磷酸基和氨基等，氨基主要通过配位络合和静电吸引作用来吸附水中污染物，是最有效去除水环境中污染物的官能团之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基改性活性炭的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种氨基改性活性炭在吸附Pb²⁺中的应用。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种氨基改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将活性炭置于马弗炉中，在温度为500-600℃下活化4-5 h，然后将其取出置于强碱性溶液中，保持温度为75-85℃处理3-4 h，冷却到室温后过滤，用去离子水洗涤至中性，并在60 ℃下烘干，然后真空干燥2-3 h脱除吸附在活性炭上的物理水，制得活化活性炭；

S2：取S1中制得的活化活性炭放入三颈烧瓶中，加入计算量的极性溶剂，搅拌下升温到95-100 ℃时滴加计算量的氨基硅烷改性剂，继续回流15-17 h；所述活化后的活性炭、极性溶剂、氨基硅烷改性剂的质量体积比为1g∶（16-17）ml∶（0.3-0.4）g；

S3：冷却至室温后过滤洗涤，然后于60℃电热鼓风干燥箱中烘干，制得到氨基改性的活性炭；

进一步，所述S1中强碱性溶液为2 mol/L的氢氧化钠溶液。

进一步，所述S2中氨基硅烷改性剂为3-氨基丙基-三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷。

进一步，所述S2中极性溶剂为甲苯或乙苯。

一种氨基改性活性炭在吸附Pb²⁺中的应用，调节待处理溶液的初始pH为3-5，吸附时间为7h以上。

有益效果