一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功能材料領(lǐng)域，特別是涉及一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，因而它對(duì)各種物質(zhì)的吸附能力非 常強(qiáng)?；钚蕴康膽?yīng)用非常廣泛，目前已經(jīng)用于環(huán)保、氣相吸附、液相吸附、醫(yī)藥、食品、化工、 農(nóng)業(yè)等諸多方面?，F(xiàn)在用的活性炭產(chǎn)品主要是粉末活性炭，但粉末活性炭不易儲(chǔ)存，易造成 粉塵污染，且在作水處理材料時(shí)有可能堆積而導(dǎo)致阻力過(guò)大，處理效率降低。與粉末活性炭 相比，成型活性炭具有較大的尺寸和一定形狀，較高的堆積密度與強(qiáng)度，且無(wú)粉塵污染。在 儲(chǔ)藏運(yùn)輸過(guò)程中，密度大的成型活性炭更具優(yōu)勢(shì)。
[0003] 成型活性炭已應(yīng)用于生活和工業(yè)中的各個(gè)方面。在生活環(huán)保方面，成型活性炭已 經(jīng)成為凈水機(jī)中過(guò)濾芯的主要材料，成型活性炭也廣泛應(yīng)用于封閉空間的空氣凈化方面。 成型活性炭的強(qiáng)度和可加工性，較之一般活性炭也有利于滿足某些工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。成型活 性炭能夠根據(jù)需要制備成不同尺度，方便裝配于各種設(shè)備、器件中，并且使用壽命長(zhǎng)。
[0004] 用粘結(jié)劑將粉體活性炭粘結(jié)成型的方法因其簡(jiǎn)單的工藝和低廉的成本越來(lái)越受 到關(guān)注。這種方法中，采用合適的粘結(jié)劑成為成型活性炭性能好壞的關(guān)鍵因素。膠粘劑的 種類、添加量對(duì)成型活性炭的比表面積、強(qiáng)度和成型能力都有極大的影響。王銳等將羧甲基 纖維素在定量蒸餾水中浸泡24h，充分溶解加入一定的粉末活性炭，強(qiáng)力攪拌半小時(shí)，待攪 拌均勻后置于干燥箱中濃縮，干燥時(shí)每半小時(shí)用玻璃棒攪拌一次，防止結(jié)塊，烘干后取出， 在圓柱形磨具中加壓成型，經(jīng)過(guò)200-300°C炭化，得到柱狀活性炭。（王銳，陳華，劉守新，CMC 粘接法制備柱狀成型活性炭，林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2011，31 (5) :6_10。）
[0005] 合適的粘結(jié)劑可制備成型活性炭用于環(huán)境水處理，這種粘結(jié)劑除了要保持活性炭 高的比表面積，還需要強(qiáng)的耐水耐酸耐堿性能、另外還必須具有良好親水性。為此，成型活 性炭應(yīng)用于廢水處理領(lǐng)域時(shí)，所采用的有機(jī)粘結(jié)劑還需要不斷改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種成型活性炭用殼聚糖 粘結(jié)劑的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明利用殼聚糖的多種優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)殼聚糖_檸檬酸-交聯(lián)劑體系作為成型活性 炭用粘結(jié)劑。殼聚糖與檸檬酸在100-120°C反應(yīng)，能發(fā)生羥基和羧基的縮合反應(yīng)生成酯基， 實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。殼聚糖在室溫下易和交聯(lián)劑如戊二醛發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。制備的殼聚糖-檸檬酸-交 聯(lián)劑粘結(jié)劑復(fù)合活性炭體系，利用殼聚糖與交聯(lián)劑如戊二醛反應(yīng)生成穩(wěn)定化學(xué)鍵，再進(jìn)行 熱處理，使殼聚糖同時(shí)與檸檬酸發(fā)生熱交聯(lián)，獲得成型活性炭，該體系具有良好的耐水性、 耐酸耐堿性。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0009] 本發(fā)明提供一種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1):加水配置一定濃度的酸的水溶液,稱取適量殼聚糖溶解于酸的水溶液，獲 得殼聚糖溶液；所述酸主要為檸檬酸；
[0011] 步驟2):攪拌下將交聯(lián)劑加入殼聚糖溶液中，控制殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比；
[0012] 步驟3):向反應(yīng)體系中加入適量的活性炭，控制體系和活性炭的配料比；
[0013] 步驟4):控制反應(yīng)體系溫度20-60°C，混合液在攪拌下交聯(lián)反應(yīng)l_2h，置于空氣中 靜置2h后，去除泡沫；
[0014] 步驟5):將步驟4)所得反應(yīng)液置于100-120°C的烘箱中15-30min，最后將反應(yīng)液 倒入模具中，干燥。
[0015] 優(yōu)選的，所述檸檬酸的水溶液的濃度為5-15wt%。
[0016] 優(yōu)選的，所述殼聚糖用量占酸水溶液重量的l_2wt%。
[0017] 優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑主要有戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、聚丁二酰亞胺、乙二醇二縮水甘 油醚、多聚磷酸鈉。
[0018] 優(yōu)選的，殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比為15-25 :1，更優(yōu)選為15-20 :1。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟3)中，加入活性炭時(shí)，控制體系與活性炭的質(zhì)量比(膠/炭比)為 1-2:1。
[0020] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，操作方便，采用的粘結(jié)劑為親水性粘結(jié) 劑，制得的成型活性炭在一定程度上保留了殼聚糖粘結(jié)劑的耐水、耐酸堿、親水性優(yōu)勢(shì)性 能。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為本發(fā)明殼聚糖與7wt%檸檬酸熱交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物的紅外譜圖；
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū) 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0023] 須知，下列實(shí)施例中未具體注明的工藝設(shè)備或裝置均采用本領(lǐng)域內(nèi)的常規(guī)設(shè)備或 裝置；所有壓力值和范圍都是指絕對(duì)壓力。
[0024] 此外應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后 還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另 有說(shuō)明；還應(yīng)理解，本發(fā)明中提到的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備/裝置之間的組合連接關(guān)系并不排斥 在所述組合設(shè)備/裝置前后還可以存在其他設(shè)備/裝置或在這些明確提到的兩個(gè)設(shè)備/裝 置之間還可以插入其他設(shè)備/裝置，除非另有說(shuō)明。而且，除非另有說(shuō)明，各方法步驟的編 號(hào)僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發(fā)明可實(shí) 施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容的情況下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可 實(shí)施的范疇。
[0025] -種成型活性炭用殼聚糖粘結(jié)劑的制備方法，包括以下步驟：
[0026] 步驟1)加水配置一定濃度的酸溶液，稱取適量殼聚糖溶解于酸溶液；
[0027] 步驟2)攪拌下將交聯(lián)劑加入殼聚糖溶液中，控制殼聚糖與交聯(lián)劑的質(zhì)量比；
[0028] 步驟3)向反應(yīng)體系中加入適量的活性炭，控制粘結(jié)劑和活性炭的配料比；
[0029] 步驟4)控制反應(yīng)體系溫度20-60°C，混合液在攪拌下交聯(lián)反應(yīng)l_2h，置于空氣中 靜置2h后，去除泡沫；
[0030] 步驟5)將反應(yīng)溶液置于100-120°c的烘箱中15-30min，最后將反應(yīng)液倒入模具 中，干燥。
[0031] 進(jìn)一步的，所述酸主要為檸檬酸。
[0032] 進(jìn)一步的，所述交聯(lián)劑主要有戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、聚丁二酰亞胺、乙二醇二縮水 甘油醚、多聚磷酸鈉。
[0033] 進(jìn)一步的，所述可作為廢水處理用成型活性炭。
[0034] 實(shí)施例1: