[发明专利]一种酚羟基修饰活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种酚羟基修饰活性炭及其制备方法和应用。将活性炭进行表面氧化处理后，再与含活性官能团的酚类化合物进行缩合或加成反应，即得酚羟基修饰活性炭，该方法通过化学键结合的方式来修饰酚羟基活性官能团，不但能够稳定修饰酚羟基活性官能团，防止酚羟基活性官能团在使用过程中受环境影响而损失，而且酚羟基活性官能团的修饰量可控，以满足不同环境的应用要求。将酚羟基修饰活性炭用于吸附环境中挥发性醛类有机物，具有吸附稳定性好、速率快等优点，达到净化空气的效果。

技术领域

本发明涉及一种改性活性炭，特别涉及以下酚羟基功能化修饰活性炭，还涉及其制备方法，和在吸附挥发性有机物中的应用，属于环保技术领域。

背景技术

乙醛是最常见的室内和室外空气污染物之一，也是最常见的挥发性有机物之一。人体内可产生内源性乙醛，体内内源性乙醛的异常积累，从而引发血管内皮损伤等疾病。在家中和工作场所中，通常室内空气中乙醛的浓度甚至高于室外浓度。室内空气中乙醛的主要来源是建筑材料，地板，油漆和经过处理的木材。二手烟是造成室内空气乙醛的主要因素。在户外，乙醛通常在化学品的生产和运输过程中释放到空气中。此外，乙醛还会通过车辆排放物，发电厂，工厂以及植物或垃圾材料的燃烧而释放到空气中。乙醛的一般毒性主要表现为对皮肤、眼睛和上呼吸道黏膜的直接刺激症状，使痰增多，眼充血红肿，引起过敏、头痛等。吸入高浓度的乙醛则会引起窒息，甚至呼吸麻痹而死亡，国际癌症研究机构已经初步将乙醛列在致癌物清单中。

目前，市场上乙醛活性剂多为胺类和多酚类，胺类如无机铵盐(硫酸铵)和有机胺(二乙胺、三乙烯四胺)，酚类如咖啡酸、没食子酸等多酚化合物，利用活性剂和游离的乙醛发生加成反应生成常温下稳定的化合物，从而固定住游离的乙醛达到净化空气的效果。目前以胺类为乙醛活性剂的去除剂使用广泛，多酚类如绿原酸等则常用于药物用来去除内源性乙醛。乙醛活性剂常见的搭载体主要分为液体和固体两种，如将多酚化合物、稳定剂和水按比例混合制备液态去除剂，或者将活性剂按照一定的质量比吸附但载在固体载体上制备出固态式清除剂。液体去除剂不方便运输，在保存条件方面也比固体去除剂苛刻。乙醛活性剂载体通常为活性炭、氧化铝、硅胶、多孔分子筛、硅藻土、陶瓷等，活性炭由于价格便宜、制备简单、原料来源广等优点备受人们青睐。活性剂以吸附担载的方式物理吸附在载体上，分子间作用力不强，环境如温度等会影响这种固态式去除剂的净化效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是在于提供了一种酚羟基修饰活性炭，该酚羟基修饰活性炭通过化学键结合的方式来修饰酚羟基化合物，不但能够稳定修饰酚羟基活性官能团，防止酚羟基活性官能团在使用过程中受环境影响而损失，而且酚羟基活性官能团的修饰量可控，以满足不同环境的应用要求。

本发明的第二个目的是在于提供一种酚羟基修饰活性炭的制备方法，该方法操作简单，成本低，有利于扩大生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种酚羟基修饰活性炭的应用，将其用于吸附环境中挥发性醛类有机物，具有物理吸附和化学吸附的协同吸附作用，表现出吸附稳定性好、速率快等优点，达到净化空气的效果。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种酚羟基修饰活性炭的制备方法，该方法是将活性炭进行表面氧化处理，得到羟基和/或羧基修饰的活性炭；将羟基和/或羧基修饰的活性炭与含活性官能团的酚类化合物进行缩合或加成反应，即得酚羟基修饰活性炭；所述含活性官能团的酚类化合物中活性官能团能与羟基或羧基进行缩合或加成反应。

作为一个优选的方案，所述活性炭与浓硝酸混合进行氧化处理。优选浓硝酸作为氧化剂是由于浓硝酸具有强氧化性，且浓硝酸氧化后基本无残留。浓硝酸也是可以采用现有技术中其他氧化剂可以替换的，如高锰酸钾，双氧水等等。

作为一个优选的方案，所述活性炭和浓硝酸按固液比1:8～12g/ml混合进行氧化处理。浓硝酸为工业浓硝酸，浓度一般在50％以上，如50～68％。