一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水處理材料領域，具體是一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前市場上用于水處理的活性炭材料，其作用原理主要是通過物理吸附作用的方 式將污染物與水進行分離。活性炭由于具有巨大的比表面積及發達的空隙結構，因此對水 中溶解態有機物如酚類化合物等具有較強的吸附能力，適用于飲用水深度凈化。但采用活 性炭為水處理劑，存在一些問題，如活性炭的吸附量與成本的比值還需進一步提高，且其吸 附為物理吸附，容易在吸附過程中脫附，造成二次污染。為了在這樣的用途中有效地發揮功 能，要求活性炭具有適當的物性，提出了通過改良活性炭以提高各種特性的技術。

【發明內容】

[0003] 本發明的目的在于提供一種吸附能力高、對重金屬吸附穩定、無二次污染的一種 基于酸化后的載銀活性炭的復合材料及其制備方法，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0004]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案： 一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料，由以下按照重量份的原料組成：酸化載銀 活性炭20-40份、碳酸氫銨1-10份、硝酸鎳4-8份、甲殼質1-8份、羥丙基甲基纖維素1-5 份、蒙脫石20-30份。
[0005] 作為本發明的進一步方案，本發明由以下按照重量份的原料組成：酸化載銀活性 炭25-35份、碳酸氫銨3-8份、硝酸鎳5-7份、甲殼質3-6份、羥丙基甲基纖維素2-4份、蒙 脫石22_28份。
[0006] 作為本發明的進一步方案，本發明由以下按照重量份的原料組成：酸化載銀活性 炭30份、碳酸氫銨5份、硝酸鎳6份、甲殼質4. 5份、羥丙基甲基纖維素3份、蒙脫石25份。
[0007] 作為本發明的進一步方案，本發明的所述載銀活性炭的生產方法，具體步驟為： (1)用稀硝酸洗滌活性炭混合物，再用清水洗滌；其中，所述硝酸銀的濃度為1. 55wt% ;所 述活性炭混合物是由活性炭、凹凸棒石粘土、氧化鎂按照重量份為2. 3 :1. 2 :0. 5配制而 成； (2) 將步驟（1)得到的活性炭混合物浸入硝酸銀水溶液中，浸泡52-55小時后，溫度 控制在95-105°C烘干；其中，所述硝酸銀水溶液的濃度為7. 5g/L; (3) 將濃度為55wt%的氨水與有機酸按重量比4. 2 :1. 5配制還原液； (4) 將步驟⑵烘干后的活性炭傾入步驟（3)配制的還原液中攪拌4-5小時，冷卻后 即為濕的載銀活性炭，溫度控制在l〇〇-ll〇°C烘干即得載銀活性炭。
[0008] 作為本發明的進一步方案，本發明的所述酸化載銀活性炭的生產方法，具體步驟 為：（1)將載銀活性炭粉碎后緩慢加入稀硫酸并不停攪拌進行酸化處理；（2)將酸化處理 后的載銀活性炭混合物粉末，通過對輥機擠壓為活性炭片狀物，活性炭片狀物的厚度< 〇. 4 毫米；（3)將活性炭片狀物輸送到回轉式烘干爐內烘干活化，烘干時間為6-7小時，烘干溫 度控制在150~160°C，烘干后的活性炭片狀物含水量< 8%，烘干后的活性炭片狀物為酸 化后的載銀活性炭半成品；（4)將酸化后的載銀活性炭半成品輸入磨機中磨粉，顆粒細度 < 0. 074毫米，磨粉后的粉狀物即為酸化載銀活性炭成品。
[0009]本發明還提供一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料的制備方法，由以下步驟 組成： 1) 將羥丙基甲基纖維素與酸化載銀活性炭研磨，過200目篩，制得混合物A; 2) 將蒙脫石與硝酸鎳混合后，再加入二者12-15倍質量的蒸餾水，然后對其進行超聲 處理，超聲處理條件為：溫度45°C，超聲功率500W，超聲時間45min;制得混合物B; 3) 將碳酸氫銨與甲殼質混合后，再加入二者12-14倍質量的蒸餾水，然后對其進行超 聲處理，超聲處理條件為：溫度65°C，超聲功率450W，超聲時間55min;制得混合物C; 4) 將混合物A、B置入混合物C中，再對其進行超聲處理，超聲處理條件為：溫度55°C， 超聲功率500W，超聲時間60min;制得混合物C; 5) 將混合物D置入110°C的烘箱中烘干，制得混合物E; 6) 將混合物E置入反應釜中高溫煅燒8h，高溫煅燒溫度為650°C，再降至室溫，即得一 種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料。
[0010] 水處理裝置，包括水處理劑和用以裝載水處理劑的容器，所述水處理劑含有上述 一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料。
[0011] 活性炭是一種含碳材料制成的外觀呈黑色，內部孔隙結構發達，比表面積大、吸附 能力強的一類碳素材料，是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體。活性炭有著廣泛的用 途，為了提高活性炭的應用質量，需要對采用物理法生產的活性炭進行酸化處理，本發 明選用粉碎后的活性炭，活性炭的顆粒細度< 0.5毫米。
[0012] 凹凸棒石粘土具有獨特的層鏈狀結構特征，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹 凸棒石粘土具有獨特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質和較高的吸附能力，并 具有一定的可塑性及粘結力，本發明選用粉碎后的凹凸棒石粘土，凹凸棒石粘土的顆粒細 度< 5毫米。
[0013]氧化鎂具有堿性氧化物的通性，屬于膠凝材料，能提高凹凸棒石粘土的膠體性能。
[0014]碳酸氫銨為白色粉狀物料，能快速溶解于水，具有粘結力強、強度較高，耐酸性、耐 熱性好，耐堿性和耐水性差的特點。
[0015]甲殼質系白色固體，外型分絮狀、顆粒狀、粉末狀三種；無毒無味、顆粒狀可在 80--90°C水中溶解，粉末狀的在其他粉料的預分散后可在常溫下溶解。具有較好的粘 稠度、聚合性、粘結性及保水性。
[0016]羥丙基甲基纖維素：溶于水及大多數極性c和適當比例的乙醇/水、丙醇/水、二 氯乙烷等，在乙醚、丙酮、無水乙醇中不溶，在冷水中溶脹成澄清或微濁的膠體溶液。水溶液 具有表面活性，透明度高、性能穩定。羥丙基甲基纖維素HPMC具有熱凝膠性質，產品水溶液 加熱后形成凝膠析出，冷卻后又溶解，不同規格的產品凝膠溫度不同。溶解度隨粘度而變 化，粘度越低，溶解度越大，不同規格的羥丙基甲基纖維素HPMC其性質有一定差異，HPMC在 水中溶解不受PH值影響。顆粒度：100目通過率大于98. 5%。堆密度：0. 25-0. 70g/ (通常 0.48/左右），比重1.26-1.31。變色溫度：180-200°(：，炭化溫度：280-300°(：。甲氧基值 19. 0% - 30. 0%，羥丙基值 4%~12%。黏度（22°C，2%) 5~200000mPa.s。凝膠溫度（(λ2%) 50 一 90°C。HPMC具有增稠能力，排鹽性、PH穩定性、保水性、尺寸穩定性、優良的成膜性以及 廣泛的耐酶性、分散性和粘結性等特點。
[0017] 蒙脫石：（1)吸附力強：所謂吸附乃是具有多孔性、巨大表面積的固體全部溶化作 用，而發生化學的、物理的反應。蒙脫石作為中藥對皮膚病，特別是拔膿，效果很好。蒙脫石 是多孔性的，吸附能力很強，因其主要成分為二氧化硅、氧化鋁從這點來考慮，是容易理解 的。在前面介紹的蒙脫石微細粉末的電子顯微鏡照相中，已確認是海綿狀多孔性的，是其 最大的原因。也就是說，因多孔性，那么表面就非常大，由于長石部分風化，成高嶺土狀等， 故始終保持很強的吸附作用、交換作用。
[0018] (2)蒙脫石對水的凈化作用：蒙脫石是一種中性堿半火成巖，接近于火山巖。蒙脫 石中包含的天然礦物質易于釋放從蒙脫石上無數的小孔中釋放出氧。通過吸收漂白粉和其 它有毒物質凈化水。蒙脫石中散發出的鈣、鐵、鈉等礦物質可改良飲用水。
[0019] 與現有技術相比，本發明的有益效果是： 酸化載銀活性炭、碳酸氫銨、硝酸鎳、甲殼質、羥丙基甲基纖維素以及蒙脫石經過超聲、 煅燒等工藝后，形成結構穩定的復合材料，具有吸附能力高、對重金屬吸附穩定、無二次污 染的優點，本發明的復合材料中鎳、鈦與載銀活性炭活性炭、蒙脫石具有高的結合強度，可 以防止鎳、鈦從活性炭、蒙脫石上脫落，引起對水的二次污染。其中，酸化后的載銀活性炭具 有較好的吸附性、觸變性、熱穩定性、可塑性、粘結性和干壓強度高的特點，提高了水質凈化 效果。
【具體實施方式】
[0020] 下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發明保護的范圍。
[0021] 實施例1 本發明實施例中，一種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料，由以下按照重量份的原 料組成：酸化載銀活性炭20份、碳酸氫銨1份、硝酸鎳4份、甲殼質1份、羥丙基甲基纖維素 1份、蒙脫石20份。制備過程，具體步驟為： 1) 將羥丙基甲基纖維素與酸化載銀活性炭研磨，過200目篩，制得混合物A; 2) 將蒙脫石與硝酸鎳混合后，再加入二者12-15倍質量的蒸餾水，然后對其進行超聲 處理，超聲處理條件為：溫度45°C，超聲功率500W，超聲時間45min;制得混合物B; 3) 將碳酸氫銨與甲殼質混合后，再加入二者12-14倍質量的蒸餾水，然后對其進行超 聲處理，超聲處理條件為：溫度65°C，超聲功率450W，超聲時間55min;制得混合物C; 4) 將混合物A、B置入混合物C中，再對其進行超聲處理，超聲處理條件為：溫度55°C， 超聲功率500W，超聲時間60min;制得混合物C; 5) 將混合物D置入110°C的烘箱中烘干，制得混合物E; 6) 將混合物E置入反應釜中高溫煅燒8h，高溫煅燒溫度為650°C，再降至室溫，即得一 種基于酸化后的載銀活性炭的復合材料。
[0022] 其中，所述載銀活性炭的生產方法，具體步驟為：（1)用稀硝酸洗滌活性炭混合 物，再用清水洗滌；其中，所述硝酸銀的濃度為1. 55wt% ;所述活性炭混合物是由活性炭、凹 凸棒石粘土、氧化鎂按照重量份為2. 3 :1. 2 :0. 5配制而成； (2) 將步驟（1)得到的活性炭混合物浸入硝酸銀水溶液中，浸泡52-55小時后，溫度 控制在95-105°C烘干；其中，所述硝酸銀水溶液的濃度為7. 5g/L; (3) 將濃度為55wt%的氨水與有機酸按重量比4. 2 :1.