本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機(jī)氣體處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及改性活性炭，具體涉及的是一種新型改性活性炭的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，各類室內(nèi)裝修普及，公共建筑和居住建筑在裝修中均大量使用復(fù)合材料，這就導(dǎo)致室內(nèi)空氣中聚集了相當(dāng)多揮發(fā)出來的有機(jī)氣體，從而影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，危害人們身體健康，造成一系列負(fù)面作用。

室內(nèi)空氣污染物中，甲醛的分布范圍更為廣泛，危害也更為突出。在人們?nèi)找孀⒅亟】档臅r(shí)代，維護(hù)良好的室內(nèi)空氣品質(zhì)，提升人們生活品質(zhì)，保障人們身體健康是廣大人民迫切關(guān)注的問題，因此研究揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附，尤其是甲醛的吸附具有緊迫性與重要性。

以往的研究發(fā)現(xiàn)：椰殼活性炭和果殼活性炭對(duì)甲醛吸附效果都比較好。活性炭本身的孔結(jié)構(gòu)特性和表面含氧基團(tuán)均會(huì)影響對(duì)甲醛的吸附性能均有影響?；钚蕴繉?duì)甲醛的吸附量隨活性炭粒徑減小而增大?；钚蕴康膬?nèi)部結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，傳質(zhì)速度就會(huì)越慢，良好的孔結(jié)構(gòu)梯度分布會(huì)有利于加強(qiáng)吸附質(zhì)在活性炭內(nèi)部擴(kuò)散。酸性含氧基團(tuán)中，酚羥基對(duì)活性炭吸附甲醛的效果有顯著影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明對(duì)目前揮發(fā)性有機(jī)氣體尤其是甲醛的處理所需要的活性炭進(jìn)行改進(jìn)，提出一種改性活性炭的制備方法，具有更高的吸附性能及吸附速度，達(dá)到吸附甲醛、營造良好空氣品質(zhì)的目的。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種改性活性炭的制備方法包括以下步驟：

步驟一.將活性炭用去離子洗滌3～5次，使得表面雜質(zhì)被充分洗滌后再進(jìn)行后續(xù)操作；

步驟二.將洗滌后的活性炭置于沸水中浸泡10～30分鐘，使得表面雜質(zhì)進(jìn)一步被去除，然后置于323K～343K的干燥箱中干燥，得到預(yù)處理的活性炭；

步驟三.將經(jīng)過預(yù)處理的活性炭根據(jù)固液比1:5-6的比例，置于0.5mol/L的有機(jī)酸溶液中，在室溫下浸泡5～10小時(shí)；

步驟四.經(jīng)過有機(jī)酸溶液浸泡后的活性炭，需要再用去離子水洗滌3～5次，放于溫度為323K～343K的干燥箱中烘干，從而得到改性的活性炭。

所述的有機(jī)酸為草酸，其濃度為0.5mol/L。

有益效果：本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)是：改性后的活性炭樣品孔徑特性有所增強(qiáng)，微孔比表面積提高37％，微孔孔容占總孔容的比重提高了5％，樣品表面含氧基團(tuán)數(shù)量增加。經(jīng)固定床吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)定，當(dāng)溫度為303K、甲醛濃度為1g/m³時(shí)，草酸改性活性炭可以使飽和吸附容量提升16％，同時(shí)加快吸附速率。實(shí)驗(yàn)表明草酸改性活性炭有利于活性炭對(duì)甲醛的吸附，是改性活性炭的一種有效方式。

附圖說明

圖1為草酸改性活性炭和未改性活性炭對(duì)N₂的等溫吸附曲線；

圖2為草酸改性活性炭與未改性活性炭的傅立葉紅外光譜圖；

圖3為吸附實(shí)驗(yàn)的固定床吸附裝置示意圖；

圖4為溫度303K、甲醛濃度1g/m³時(shí)的吸附曲線。

圖中，未改性活性炭AC-1、為草酸改性活性炭AC-2、第一干燥器1A、第二干燥器1B(無水氯化鈣)、氣體生成裝置2、氣體混合箱3、吸附裝置4、尾氣處理裝置5、閥門a、閥門b、閥門c、閥門d。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明的改性活性炭的制備方法是通過的草酸溶液對(duì)活性炭進(jìn)行浸漬改性。

所述的草酸改性活性炭，是稱取一定質(zhì)量活性炭，用去離子洗滌3～5次，使得表面雜質(zhì)被充分洗滌后再進(jìn)行后續(xù)操作。是將洗滌后的活性炭置于沸水中浸泡10～30分鐘，使得表面雜質(zhì)進(jìn)一步被去除，然后在323K～343K的環(huán)境下烘干得到初處理后的活性炭。

所述的草酸改性活性炭，是將經(jīng)過初加工的活性炭根據(jù)固液比為1:5-6的比例，置于0.5mol/L的草酸溶液中，在室溫下浸泡5～10小時(shí)，得到浸漬后的活性炭。將經(jīng)過草酸溶液浸泡后的活性炭，再用去離子水洗滌3～5次，放于溫度為323K～343K的干燥箱中烘干，從而得到實(shí)驗(yàn)所需樣品。

下面給出具體的實(shí)驗(yàn)分析和對(duì)比。

(1)孔結(jié)構(gòu)分析

通過美國麥克儀器公司的全自動(dòng)比表面積及孔隙分析儀(型號(hào)為ASAP 2020M)對(duì)活性炭進(jìn)行微孔分析，從而得到樣品的比表面積、孔徑分布、孔容等信息。圖1是77K下四種活性炭樣品的氮?dú)獾葴匚角€，分析相應(yīng)數(shù)據(jù)可得草酸改性前后的比表面積及孔徑分布表，如表1所示，發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭樣品孔徑特性有所增強(qiáng)，微孔比表面積提高了37％，微孔孔容占總孔容的比重提高了5％，

表1比表面積及孔徑分布表

(2)傅立葉紅外光譜分析

通過德國布魯克光譜儀器公司的傅立葉紅外光譜儀(型號(hào)為Vector22+TGA)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試。由圖2活性炭樣品的傅立葉紅外光譜圖可以看出，在某些相同的波數(shù)段，改性活性炭與未改性活性炭均出現(xiàn)吸收峰，峰值有較大差異，意味著相應(yīng)基團(tuán)數(shù)量的差異。同時(shí)改性活性炭在其他波段也出現(xiàn)新的吸收峰，意味著形成新的基團(tuán)。

(3)固定床吸附實(shí)驗(yàn)及結(jié)果

如圖3所示為活性炭吸附甲醛實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，空氣在泵的作用下經(jīng)盛有無水氯化鈣的干燥器1A，部分空氣進(jìn)入氣體發(fā)生裝置2，氣體發(fā)生裝置內(nèi)盛有甲醛溶液，經(jīng)過鼓泡過程，空氣攜帶一定濃度的甲醛進(jìn)入干燥器1B，使得空氣中的水蒸氣濃度降低，從而減少水蒸氣在吸附劑吸附甲醛過程時(shí)產(chǎn)生的影響，完成干燥過程的空氣與未進(jìn)入氣體發(fā)生裝置的空氣在氣體發(fā)生裝置3混合，可以根據(jù)需要，通過調(diào)節(jié)氣體混合箱前的兩個(gè)閥門a、b，來控制進(jìn)氣速度，調(diào)節(jié)混合箱內(nèi)的氣體濃度。當(dāng)混合箱內(nèi)氣體濃度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，關(guān)閉通往尾氣處理裝置5的閥門d，打開通往吸附裝置的閥門c，攜帶甲醛蒸汽的空氣以恒定濃度進(jìn)入氣體吸附裝置4，經(jīng)吸附裝置內(nèi)的吸附劑吸附后，進(jìn)入尾氣處理裝置，完成實(shí)驗(yàn)。

對(duì)未改性活性炭AC-1和草酸改性活性炭AC-2在303K時(shí)，對(duì)濃度為1g/m³的甲醛氣體進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，吸附曲線如圖4所示，由圖可見，草酸改性活性炭可以提高活性炭的吸附容量，提升幅度為16％，同時(shí)，吸附曲線較之未改性活性炭上升幅度更快些，可見草酸改性活性炭也可以加快活性炭對(duì)甲醛的吸附速率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。