一種三元泡沫活性炭材料及其制備方法技術

本發明專利技術提出了一種三元泡沫活性炭材料及其制備方法，所述三元泡沫活性炭材料由以下重量份數的5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂制成。制備步驟包括稱量、混合、發泡、固化和活化等步驟。本發明專利技術提供的三元泡沫活性炭材料具有非常好的吸附能力，對甲基藍具更佳的親和力，吸附率高，過濾效果好，使用壽命長，且制備方法簡單，適合大規模生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及活性炭材料
，尤其涉及一種三元泡沫活性炭材料及其制備方法。
技術介紹
活性炭是一種具有豐富孔隙結構和巨大比表面積的多孔碳質吸附材料，因其具有吸附能力強、物理化學穩定性好、力學強度高、失效后再生等特點，而被廣泛應用于工業、農業、國防、交通、醫藥衛生、環境保護等諸多領域，為社會的發展及人民生活質量的提高作出了巨大貢獻，從最初發現木炭的吸附脫色作用到活性炭實現工業化工藝生產以及活性炭產品的多元化發展己經歷了漫長的發展史。而泡沫活性炭是由孔泡和相互連結的孔泡壁組成的具有三維網狀結構的多孔材料，這種獨特的結構特征使其具有低密度、高比強度等特點，是一種輕質多孔性材料。傳統的泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導致泡沫活性炭的整體結構難以控制。從現有技術文獻看，目前泡沫活性炭存在的主要問題是多以石油基原料為前驅體，加工工序復雜，制作成本高且泡沫活性炭難以降解，環境污染大。因此，研制一種孔徑均勻、形狀各異、結構缺陷少且對環境無污染的泡沫活性炭復合材料迫在眉睫。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是提供一種三元泡沫活性炭材料，具有非常好的吸附能力，對甲基藍具更佳的親和力，吸附率高，過濾效果好，使用壽命長。本專利技術的另一個目的是提供一種三元泡沫活性炭材料的制備方法，制備方法簡單，適合大規模生產。本專利技術要解決現有泡沫活性炭在高溫炭化過程中容易破裂，導致泡沫活性炭的整體結構難以控制，且多以石油基原料為前驅體，加工工序復雜，制作成本高且泡沫活性炭難以降解，環境污染大的問題，而提供泡沫活性炭材料及其制備方法。本專利技術提供的一種三元泡沫活性炭材料的制備方法，其特征在于：按以下步驟制備：(1)稱量：按重量份數稱取5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂；(2)混合：首先將5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂加入到1號模具中，攪拌均勻，得到混合料；(3)發泡：將混合料加入到2號模具中，再加入2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑，攪拌至有氣泡產生，靜置發泡24h～48h，得到發泡后的混合物；(4)固化：將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化30min～60min，然后在60℃～120℃下固化2～6h，得到秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫；(5)活化：室溫下，將秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫浸漬于質量百分數為50％～70％的混合酸中，反應1h～2h，得到浸漬后的泡沫材料，所述混合酸為硫酸和磷酸按照1:3～2:1(質量比)混合而成，將浸漬后的泡沫材料置于馬弗爐中，將馬弗爐以1℃/min～5℃/min的升溫速率從室溫升溫至400℃～1200℃，然后在惰性氣體氣氛和溫度為400℃～1200℃的條件下，活化反應0.5h～4h，活化后自然冷卻至室溫，得到活化材料，以去離子水為洗滌液對活化材料進行水洗，直至洗滌液為中性，最后在溫度為60℃～110℃的條件下，對洗滌后的活化材料干燥1h～6h，得到活性炭/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫活性炭材料；所述的惰性氣體為氮氣和氬氣中的一種或兩種的混合氣體。優選地，步驟(1)中所述的秸稈為麥稈、稻稈、玉米稈中的一種或幾種。優選地，步驟(1)中所述的引發劑為三亞乙基二胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、油酸鉀和辛酸鉀中的一種或其中兩種的混合物。優選地，步驟(1)中所述的引發劑為油酸鉀或辛酸鉀。優選地，步驟(1)中所述的發泡劑為物理發泡劑。進一步優選地，所述的物理發泡劑為戊烷、環戊烷、正戊烷、異戊烷和鹵代烷烴中的一種或其中兩種的混合物。進一步優選地，所述的物理發泡劑為環戊烷和鹵代烷烴中的一種或其中兩種的混合物。進一步優選地，所述的物理發泡劑為3-氯代戊烷。優選地，步驟(1)中所述的環氧樹脂為環氧樹脂E44或環氧樹脂E51。本專利技術提供的一種三元泡沫活性炭材料，通過上述任意一種方法制備。本專利技術的有益效果是：本專利技術制備的泡沫活性炭材料的結構、成分和性能比較均勻，平均孔徑為2nm～3nm，網格較粗，而且可以加工成任何形態，材料的強度高，其壓縮模量近0.25MPa。對污染物的分離效率達到90％以上，尤其是對甲基藍，吸附能力可達95mg/g，不易引起堵塞。具體實施方案實施例1：本實施例提供一種三元泡沫活性炭材料制備方法，按以下步驟制備：(1)稱量：按重量份數稱取5份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、2份3-氯代戊烷、0.1份硅油、0.1份油酸鉀、2份麥稈纖維、0.1份戊二醛和2份環氧樹脂E51；所述麥稈纖維是麥稈去污、洗凈、干燥、粉碎、過80目篩制得；(2)混合：首先將5份三聚氰胺、15份37％甲醛溶液、2份麥稈纖維、0.1份戊二醛和2份環氧樹脂E51加入到1號模具中，攪拌均勻，得到混合料；(3)發泡：將混合料加入到2號模具中，再加入2份3-氯代戊烷、0.1份硅油、0.1份油酸鉀，攪拌至有氣泡產生，靜置發泡48h，得到發泡后的混合物；(4)固化：將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化30min，然后在60℃下固化6h，得到麥稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫；(5)活化：室溫下，將麥稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫浸漬于質量百分數為50％的混合酸中，反應2h，得到浸漬后的泡沫材料，所述混合酸為硫酸和磷酸按照2:1(質量比)混合而成，將浸漬后的泡沫材料置于馬弗爐中，將馬弗爐以1℃/min的升溫速率從室溫升溫至400℃，然后在氬氣氣氛和溫度為400℃的條件下，活化反應4h，活化后自然冷卻至室溫，得到活化材料，以去離子水為洗滌液對活化材料進行水洗，直至洗滌液為中性，最后在溫度為60℃的條件下，對洗滌后的活化材料干燥6h，得到活性炭/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫活性炭材料。實施例2：本實施例提供一種三元泡沫活性炭材料制備方法，按以下步驟制備：(1)稱量：按重量份數稱取10份三聚氰胺、20份37％甲醛溶液、3份3-氯代戊烷、0.15份硅油、0.12份油酸鉀、3份麥稈纖維、0.3份戊二醛和5份環氧樹脂E51；所述廢棄密胺樹脂粉是將廢棄密胺樹脂去污、洗凈、干燥、粉碎、過80目篩制得：所述麥稈纖維是麥稈去污、洗凈、干燥、粉碎、過80目篩制得；(2)混合：首先將10份三聚氰胺、20份37％甲醛溶液、3份麥稈纖維、0.3份戊二醛和5份環氧樹脂E51加入到1號模具中，攪拌均勻，得到混合料；(3)發泡：將混合料加入到2號模具中，再加入3份3-氯代戊烷、0.15份硅油、0.12份油酸鉀，攪拌至有氣泡產生，靜置發泡36h，得到發泡后的混合物；(4)固化：將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化45min，然后在80℃下固化4h，得到麥稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫；(5)活化：室溫下，將麥稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫浸漬于質量百分數為60％的混合酸中，反應1.5h，得到浸漬后的泡沫材料，所述混合酸為硫酸和磷酸按照1:1(質量比)混合而成，將浸漬后的泡沫材料置于馬弗爐中，將馬弗爐以3℃/min的升溫速率從本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三元泡沫活性炭材料的制備方法，其特征在于：它是按以下步驟制備：(1)稱量：按重量份數稱取5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂；(2)混合：首先將5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂加入到1號模具中，攪拌均勻，得到混合料；(3)發泡：將混合料加入到2號模具中，再加入2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑，攪拌至有氣泡產生，靜置發泡24h～48h，得到發泡后的混合物；(4)固化：將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化30min～60min，然后在60℃～120℃下固化2～6h，得到秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫；(5)活化：室溫下，將秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫浸漬于質量百分數為50％～70％的混合酸中，反應1h～2h，得到浸漬后的泡沫材料，所述混合酸為硫酸和磷酸按照1:3～2:1(質量比)混合而成，將浸漬后的泡沫材料置于馬弗爐中，將馬弗爐以1℃/min～5℃/min的升溫速率從室溫升溫至400℃～1200℃，然后在惰性氣體氣氛和溫度為400℃～1200℃的條件下，活化反應0.5h～4h，活化后自然冷卻至室溫，得到活化材料，以去離子水為洗滌液對活化材料進行水洗，直至洗滌液為中性，最后在溫度為60℃～110℃的條件下，對洗滌后的活化材料干燥1h～6h，得到活性炭/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫活性炭材料；所述的惰性氣體為氮氣和氬氣中的一種或兩種的混合氣體。...

【技術特征摘要】
1.一種三元泡沫活性炭材料的制備方法，其特征在于：它是按以下步驟制備：(1)稱量：按重量份數稱取5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂；(2)混合：首先將5份～15份三聚氰胺、15份～20份37％甲醛溶液、2份～5份秸稈纖維、0.1份～0.4份戊二醛和2份～8份環氧樹脂加入到1號模具中，攪拌均勻，得到混合料；(3)發泡：將混合料加入到2號模具中，再加入2份～3.5份發泡劑、0.1份～0.2份硅油、0.1份～0.15份引發劑，攪拌至有氣泡產生，靜置發泡24h～48h，得到發泡后的混合物；(4)固化：將發泡后的混合物加入到3號模具中，在室溫下固化30min～60min，然后在60℃～120℃下固化2～6h，得到秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫；(5)活化：室溫下，將秸稈纖維/密胺樹脂/環氧樹脂三元泡沫浸漬于質量百分數為50％～70％的混合酸中，反應1h～2h，得到浸漬后的泡沫材料，所述混合酸為硫酸和磷酸按照1:3～2:1(質量比)混合而成，將浸漬后的泡沫材料置于馬弗爐中，將馬弗爐以1℃/min～5℃/min的升溫速率從室溫升溫至400℃～1200℃，然后在惰性氣體氣氛和溫度為400℃～1200℃的條件下，活化反應0.5h～4h，活化后自然冷卻至室溫，得到活化材料，以去離子水為洗滌液對活化材料進行水...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李洋洋，
申請(專利權)人：鄭州峰泰納米材料有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41