本發(fā)明屬于活性炭制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防潮透氣超疏水活性炭的制備方法。

背景技術(shù)：

活性炭是一種多孔性炭素材料，具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積，被廣泛應(yīng)用于吸附、分離、催化和電子等諸多領(lǐng)域。特別在儲氫、雙層電極、環(huán)境保護水處理和氣體處理方面。許多因素可以影響活性炭的吸附性能，特別是活性炭結(jié)構(gòu)(基本微晶結(jié)構(gòu)、孔隙結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu))、吸附質(zhì)化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境條件。比如在核工業(yè)方面作為一種吸附介質(zhì)，活性炭能夠有效地回收低濃度的氡、氪放射性元素及其子體，但是，濕潤空氣對其吸附效果影響極大，由于其多孔的結(jié)構(gòu)，活性炭本征是完全親水的狀態(tài)，水蒸氣會優(yōu)先集聚在活性炭內(nèi)部，而降低對其他物質(zhì)的吸附作用。同樣用于煙氣凈化的活性炭材料，是能同時脫除煙氣中的多種污染物，如so2、nox、煙塵粒子、汞、呋喃、重金屬、揮發(fā)性有機物及其他微量元素等，但在水蒸汽存在的環(huán)境中，其凈化效果有了很大程度的降低。在家居生活方面，活性炭吸附空氣中的水蒸氣或是吸收水滴而失去其吸附作用。因而如何在保證活性炭的吸附特性的同時提高活性炭防潮防吸水的能力就顯得異常重要。當(dāng)活性炭用于廢氣回收時，由于活性炭表面親水基團的毛細管現(xiàn)象，其表面大量吸附環(huán)境中的水，使得在使用過程吸附非極性有機物的能力大幅度下降?；钚蕴勘砻娴拇蟛糠謽O性基團為羰基化合物(醛基、羧基、酮基)，主要是羥基基團，對于一定方法制備的活性炭，可用表面化學(xué)改性的方法將疏水基團引入到其表面，提高活性炭表面的疏水性，從而提高其對非極性物質(zhì)的選擇性吸附能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

解決技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種防潮透氣超疏水活性炭的制備方法，簡單有效、成本低廉，適合工廠的大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)方案：一種防潮透氣超疏水活性炭的制備方法，制備步驟為：（1）前處理：將活性炭樣品放入溫度為80℃~150℃的烘箱內(nèi)，干燥6~24h，充分去除水分后備用；（2）表面改性：將前處理后的活性炭與低表面能物質(zhì)按照質(zhì)量比（100~500）:1同時加入真空干燥箱內(nèi)，抽真空，調(diào)節(jié)溫度為60~180℃，保持時間為2~24h；或，把前處理后的活性炭浸泡入含低表面能物質(zhì)的溶液中，溶液放置在60~120℃烘箱中，保持時間為2~10h；（3）干燥固化：將表面改性后的活性炭取出，并置于溫度為80~150℃的烘箱內(nèi)，保持0.5~4h后即可獲得防潮透氣超疏水活性炭。

上述低表面能物質(zhì)是碳鏈長度在1-10之間的有機硅、硅烷、氟硅烷或硬脂酸中的一種。

上述低表面能物質(zhì)為十八烷基三乙氧基硅烷或十七氟癸基三甲氧基硅烷或九氟己基氯硅烷。

上述低表面能物質(zhì)的溶液，低表面能物質(zhì)的質(zhì)量濃度為0.5%~5%，溶劑是乙醇、氫氟醚、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟環(huán)醚、航空煤油中的任一種

上述低表面能物質(zhì)的溶液為1wt.%九氟己基氯硅烷的乙醇溶液或5wt.%硬脂酸的氫氟醚溶液。

上述活性炭與低表面能物質(zhì)的質(zhì)量比為250:1。

有益效果：本發(fā)明所述改性處理方法工藝簡單、設(shè)備要求低、而且易于高產(chǎn)量規(guī)模化；可以通過選擇不同種類、不同鏈長的低表面能物質(zhì)進行改性處理，獲得不同潤濕特性的表面，從而滿足不同場合的性能要求，因而顯示出廣泛的適應(yīng)性。經(jīng)過該工藝處理后的活性炭，在高濕度的環(huán)境中，可以較大程度的提高其防潮特性，同時在水浸泡的過程中也不會發(fā)生液滴的吸附，顯示出優(yōu)異的防潮特性，能夠提高其耐久性能。簡單的表面改性，實現(xiàn)了表面超疏水性能，而且該工藝對活性炭表面的孔隙結(jié)構(gòu)影響極小，并不會對活性炭的吸附特性產(chǎn)生影響。

附圖說明：

圖1為實施例1中改性后活性炭掃描電鏡圖片；

圖2為實施例1中試樣靜置空氣后表面5μl水滴的形態(tài)。

圖3為實施例3中試樣靜置空氣后表面5μl水滴的形態(tài)。

圖4為實施例4中試樣靜置空氣后表面5μl水滴的形態(tài)。

具體實施方式

以下實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

實施例1

（1）前處理：將活性炭樣品放入溫度為120℃的烘箱內(nèi)，干燥24h，充分去除水分，備用；

（2）表面改性：將干燥后的活性炭與十八烷基三乙氧基硅烷按照質(zhì)量比250:1同時加入真空干燥箱內(nèi)，抽真空，調(diào)節(jié)溫度為120℃，保持時間為24h。

（3）干燥固化：將改性后的活性炭置于溫度為150℃的烘箱內(nèi)，保持0.5h后完成制備。經(jīng)該方法改性后活性炭表面仍舊保持其多孔的結(jié)構(gòu)（圖1），而試樣表面水滴的靜態(tài)接觸角可以達到150.4±0.8°（圖2）。

實施例2

（1）前處理：將活性炭樣品放入溫度為80℃的烘箱內(nèi)，干燥24h，充分去除水分，備用；

（2）表面改性：將干燥后的活性炭與十七氟癸基三甲氧基硅烷按500:1的質(zhì)量同時加入真空干燥箱內(nèi)，抽真空，調(diào)節(jié)溫度為180℃，保持時間為12h。

（3）干燥固化：將改性后的活性炭置于溫度為80℃的烘箱內(nèi)，保持0.5h后完成制備。經(jīng)改方法改性后試樣表面水滴的靜態(tài)接觸角可以達到149.1±1°（圖4）。

實施例3

（1）前處理：將活性炭樣品放入溫度為120℃的烘箱內(nèi)，干燥6h，充分去除水分，備用；

（2）表面改性：把干燥后的活性炭浸泡入1wt.%九氟己基氯硅烷的乙醇溶液中，溶液放置在60℃烘箱中，保持時間為2h；

（3）干燥固化：將改性后的活性炭置于溫度為120℃的烘箱內(nèi)，保持1h后完成制備。經(jīng)該方法改性后活性炭表面仍舊保持其多孔的結(jié)構(gòu)，而試樣表面水滴的靜態(tài)接觸角可以達到144.1±0.4°（圖3）。

實施例4

（1）前處理：將活性炭樣品放入溫度為100℃的烘箱內(nèi)，干燥6h，充分去除水分，備用；

（2）表面改性：把干燥后的活性炭浸泡入含5wt.%硬脂酸的氫氟醚溶液中，溶液放置在60℃烘箱中，保持時間為2h；

（3）干燥固化：將改性后的活性炭置于溫度為80℃的烘箱內(nèi)，保持1h后完成制備。經(jīng)改方法改性后試樣表面水滴的靜態(tài)接觸角可以達到147.1±0.6°（圖4）。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種防潮透氣超疏水活性炭的制備方法。將活性炭樣品放入烘箱內(nèi)，干燥6~24h，充分去除水分后備用；將前處理后的活性炭與低表面能物質(zhì)按照質(zhì)量比（100~500）:1同時加入真空干燥箱內(nèi)，抽真空，調(diào)節(jié)溫度為60~180℃，保持時間為2~24h；或，把前處理后的活性炭浸泡入含低表面能物質(zhì)的溶液中，溶液放置在60~120℃烘箱中，保持時間為2~10h；將表面改性后的活性炭取出，并置于溫度為80~150℃的烘箱內(nèi)，保持0.5~4h后即可獲得防潮透氣超疏水活性炭。本發(fā)明方法工藝簡單、操作易、設(shè)備要求低、成本低，適合大規(guī)?；苽洌瑸樘岣呋钚蕴康姆莱蹦芰?、提升吸附性能和延長使用壽命提供了新思路。

技術(shù)研發(fā)人員：張友法;張文文;余新泉
受保護的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.19
技術(shù)公布日：2017.11.07