申请日2016.05.30
公开(公告)日2016.10.12
IPC分类号B01J20/22; B01J20/30
摘要
本发明公开了一种亲水性活性炭以及活性炭粉的亲水处理方法，方法是在活性炭表面包覆上一层含有氨基的二氧化硅壳层，壳层的厚度为1‑2纳米，步骤为：将活性炭粉分散到乙醇和甲苯的混合溶液中搅拌，在搅拌过程中滴加含氨基的烷氧基硅烷试剂，继续搅拌一定时间，然后离心分离即得。本发明方法简单，成本低廉，便于工业化生产，所得产品性能稳定，有重要的应用前景。
权利要求书
1.一种活性炭粉的亲水处理方法，其特征是：在活性炭粉表面包覆上一层功能化的二氧化硅壳层，功能化的二氧化硅壳层的包覆包括以下步骤：
(1)将活性炭粉分散到乙醇和甲苯的混合溶液中，在搅拌下滴加含氨基的烷氧基硅烷，滴完后继续搅拌，直至得到分散均匀的悬浮液;
(2)将上述悬浮液离心分离，得到包覆有功能化的二氧化硅壳层的活性炭粉。
2.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤(1)中，活性炭粉和含氨基的烷氧基硅烷的重量比为1：0.01-0.05。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：步骤(1)中，含氨基的烷氧基硅烷选自氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷或氨丙基三丙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)中，滴完烷氧基硅烷后，升温至40-60℃继续搅拌。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：步骤(1)中，滴加完烷氧基硅烷后，继续搅拌20-60h。
6.一种亲水性活性炭粉，其特征是：在活性炭粉的表面包覆有一层含氨基的SiO2壳层，所述SiO2壳层的厚度为1-2纳米。
说明书
一种亲水性活性炭以及活性炭粉的亲水处理方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭粉的亲水处理方法，尤其是涉及一种在活性炭粉末表面包覆一层功能化SiO2层的方法，还涉及一种亲水性活性炭，属于活性炭改性技术领域。
背景技术
粉末活性炭具有过滤速度快、吸附性能好、脱色除味能力强、经济耐用等优点，广泛应用于食品、饮料、医药、自来水、糖、油脂等行业，在酿酒、污水处理、电厂、电镀等领域应用也较为普遍。基于活性炭粉的自身性质及加工特性，通常活性炭具有憎水表面，在实际的应用中需要进行亲水性表面改性。其中SiO2改性是常用的手段之一。SiO2性能稳定，耐候性好，无毒环保，利用溶胶凝胶方法很容易实现包覆，因此目前的技术手段多数采用直接用烷氧基硅烷水解的方法。但因为烷氧基硅烷水解速度快，很难在颗粒表面形成均匀致密的薄层，过厚的SiO2层会影响其下一步的实用，例如降低着色性，而且纯SiO2层的亲水性很不理想，且厚度难以控制，可操作性不强。
发明内容
针对现有技术的存在的不足，本发明提供了一种活性炭粉的亲水处理方法，该方法所形成的功能化的SiO2壳层均匀致密，亲水性好，使用寿命长。
本发明还提供了一种亲水性活性炭，该活性炭表面包覆功能化的SiO2壳层，亲水性增强，且厚度仅为1-2纳米，既保证了活性炭粉有很好的亲水性，而且几乎不增加炭粉的大小，保证最好的使用性质。
本发明技术方案如下：
一种活性炭粉的亲水处理方法，该方法包括：在活性炭粉表面包覆上一层功能化的二氧化硅壳层，功能化的二氧化硅壳层的包覆包括以下步骤：
(1)将活性炭粉分散到乙醇和甲苯的混合溶液中，在搅拌下滴加含氨基的烷氧基硅烷，滴完后继续搅拌，直至得到分散均匀的悬浮液;
(2)将上述悬浮液离心分离，得到包覆有功能化的二氧化硅壳层的活性炭粉。
按照上述方法中，所得的功能化的二氧化硅壳层的厚度很薄，为1-2纳米。该厚度既保证了活性炭粉有很好的亲水性，而且又几乎不增加炭粉的大小，保证最好的使用性质。
本发明含氨基的烷氧基硅烷在乙醇中水解缓慢，反应速度慢，可均匀地在表面吸附一层部分水解的烷氧基硅烷，从而有效控制SiO2层厚度，得到厚度较薄的SiO2层。调整含氨基的烷氧基硅烷的用量可以得到较薄的壳层。优选的，活性炭粉和含氨基的烷氧基硅烷的重量比为1：0.01-0.05。
上述步骤(1)中，含氨基的烷氧基硅烷选自氨丙基三甲氧基硅烷((H3CO)3SiC3H6NH2)、氨丙基三乙氧基硅烷((H5C2O)3SiC3H6NH2) 或氨丙基三丙氧基硅烷((H7C3O)3SiC3H6NH2)。
上述步骤(1)中，步骤(1)中，因为活性炭在乙醇中很难分散，因此加入甲苯增加活性炭的分散性，从而使活性炭和含氨基的烷氧基硅烷充分分散和接触。乙醇和甲苯的用量无特别要求，本领域技术人员可以根据具体情况进行调整。
上述步骤(1)中，含氨基的烷氧基硅烷以滴加的形式加入，以防止团聚。
上述步骤(1)中，滴完烷氧基硅烷后，升温至40-60℃继续搅拌。
上述步骤(1)中，滴完烷氧基硅烷后，继续搅拌20-60h。
按照上面的方法对活性炭粉进行亲水处理后，在每个活性炭颗粒表面均包覆上了一层功能化的二氧化硅壳层，形成的功能化的二氧化硅壳层与活性炭粉颗粒基材结合牢固，亲水性好，使用寿命长。本发明对于该种结构的活性炭粉也给予保护。具体技术方案为：一种亲水性活性炭粉，在活性炭粉的表面包覆有一层含氨基的SiO2壳层，所述SiO2壳层的厚度为1-2纳米。
优选的，该亲水性活性炭粉采用本发明的亲水处理方法制得。
本发明采用功能化的SiO2层包覆的方式对活性炭粉进行亲水处理，并提供了一种较好的SiO2包覆方法。所得功能化的二氧化硅壳层均匀致密、与活性炭粉颗粒基材结合牢固、亲水性好，使用寿命长，包覆过程工艺简单，成本低廉，很容易实现产业化，有很好的应用前景。
