一種成型活性炭用殼聚糖粘結劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及功能材料領域，特別是涉及一種成型活性炭用殼聚糖粘結劑的制備方 法。
【背景技術】
[0002] 活性炭具有發達的孔隙結構和巨大的比表面積，因而它對各種物質的吸附能力非 常強。活性炭的應用非常廣泛，目前已經用于環保、氣相吸附、液相吸附、醫藥、食品、化工、 農業等諸多方面。現在用的活性炭產品主要是粉末活性炭，但粉末活性炭不易儲存，易造成 粉塵污染，且在作水處理材料時有可能堆積而導致阻力過大，處理效率降低。與粉末活性炭 相比，成型活性炭具有較大的尺寸和一定形狀，較高的堆積密度與強度，且無粉塵污染。在 儲藏運輸過程中，密度大的成型活性炭更具優勢。
[0003] 成型活性炭已應用于生活和工業中的各個方面。在生活環保方面，成型活性炭已 經成為凈水機中過濾芯的主要材料，成型活性炭也廣泛應用于封閉空間的空氣凈化方面。 成型活性炭的強度和可加工性，較之一般活性炭也有利于滿足某些工業領域應用。成型活 性炭能夠根據需要制備成不同尺度，方便裝配于各種設備、器件中，并且使用壽命長。
[0004] 用粘結劑將粉體活性炭粘結成型的方法因其簡單的工藝和低廉的成本越來越受 到關注。這種方法中，采用合適的粘結劑成為成型活性炭性能好壞的關鍵因素。膠粘劑的 種類、添加量對成型活性炭的比表面積、強度和成型能力都有極大的影響。王銳等將羧甲基 纖維素在定量蒸餾水中浸泡24h，充分溶解加入一定的粉末活性炭，強力攪拌半小時，待攪 拌均勻后置于干燥箱中濃縮，干燥時每半小時用玻璃棒攪拌一次，防止結塊，烘干后取出， 在圓柱形磨具中加壓成型，經過200-300°C炭化，得到柱狀活性炭。（王銳，陳華，劉守新，CMC 粘接法制備柱狀成型活性炭，林產化學與工業，2011，31 (5) :6_10。）
[0005] 合適的粘結劑可制備成型活性炭用于環境水處理，這種粘結劑除了要保持活性炭 高的比表面積，還需要強的耐水耐酸耐堿性能、另外還必須具有良好親水性。為此，成型活 性炭應用于廢水處理領域時，所采用的有機粘結劑還需要不斷改進。
【發明內容】
[0006] 鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種成型活性炭用殼聚糖 粘結劑的制備方法，用于解決現有技術中的問題。
[0007] 本發明利用殼聚糖的多種優勢，開發殼聚糖_檸檬酸-交聯劑體系作為成型活性 炭用粘結劑。殼聚糖與檸檬酸在100-120°C反應，能發生羥基和羧基的縮合反應生成酯基， 實現交聯。殼聚糖在室溫下易和交聯劑如戊二醛發生交聯反應。制備的殼聚糖-檸檬酸-交 聯劑粘結劑復合活性炭體系，利用殼聚糖與交聯劑如戊二醛反應生成穩定化學鍵，再進行 熱處理，使殼聚糖同時與檸檬酸發生熱交聯，獲得成型活性炭，該體系具有良好的耐水性、 耐酸耐堿性。
[0008] 為實現上述目的及其他相關目的，本發明通過以下技術方案實現：
[0009] 本發明提供一種成型活性炭用殼聚糖粘結劑的制備方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1):加水配置一定濃度的酸的水溶液,稱取適量殼聚糖溶解于酸的水溶液，獲 得殼聚糖溶液；所述酸主要為檸檬酸；
[0011] 步驟2):攪拌下將交聯劑加入殼聚糖溶液中，控制殼聚糖與交聯劑的質量比；
[0012] 步驟3):向反應體系中加入適量的活性炭，控制體系和活性炭的配料比；
[0013] 步驟4):控制反應體系溫度20-60°C，混合液在攪拌下交聯反應l_2h，置于空氣中 靜置2h后，去除泡沫；
[0014] 步驟5):將步驟4)所得反應液置于100-120°C的烘箱中15-30min，最后將反應液 倒入模具中，干燥。
[0015] 優選的，所述檸檬酸的水溶液的濃度為5-15wt%。
[0016] 優選的，所述殼聚糖用量占酸水溶液重量的l_2wt%。
[0017] 優選的，所述交聯劑主要有戊二醛、環氧氯丙烷、聚丁二酰亞胺、乙二醇二縮水甘 油醚、多聚磷酸鈉。
[0018] 優選的，殼聚糖與交聯劑的質量比為15-25 :1，更優選為15-20 :1。
[0019] 優選的，所述步驟3)中，加入活性炭時，控制體系與活性炭的質量比(膠/炭比)為 1-2:1。
[0020] 本發明的有益效果是：本發明工藝簡單，操作方便，采用的粘結劑為親水性粘結 劑，制得的成型活性炭在一定程度上保留了殼聚糖粘結劑的耐水、耐酸堿、親水性優勢性 能。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明殼聚糖與7wt%檸檬酸熱交聯反應產物的紅外譜圖；
【具體實施方式】
[0022] 以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書 所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實 施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離 本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0023] 須知，下列實施例中未具體注明的工藝設備或裝置均采用本領域內的常規設備或 裝置；所有壓力值和范圍都是指絕對壓力。
[0024] 此外應理解，本發明中提到的一個或多個方法步驟并不排斥在所述組合步驟前后 還可以存在其他方法步驟或在這些明確提到的步驟之間還可以插入其他方法步驟，除非另 有說明；還應理解，本發明中提到的一個或多個設備/裝置之間的組合連接關系并不排斥 在所述組合設備/裝置前后還可以存在其他設備/裝置或在這些明確提到的兩個設備/裝 置之間還可以插入其他設備/裝置，除非另有說明。而且，除非另有說明，各方法步驟的編 號僅為鑒別各方法步驟的便利工具，而非為限制各方法步驟的排列次序或限定本發明可實 施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容的情況下，當亦視為本發明可 實施的范疇。
[0025] -種成型活性炭用殼聚糖粘結劑的制備方法，包括以下步驟：
[0026] 步驟1)加水配置一定濃度的酸溶液，稱取適量殼聚糖溶解于酸溶液；
[0027] 步驟2)攪拌下將交聯劑加入殼聚糖溶液中，控制殼聚糖與交聯劑的質量比；
[0028] 步驟3)向反應體系中加入適量的活性炭，控制粘結劑和活性炭的配料比；
[0029] 步驟4)控制反應體系溫度20-60°C，混合液在攪拌下交聯反應l_2h，置于空氣中 靜置2h后，去除泡沫；
[0030] 步驟5)將反應溶液置于100-120°c的烘箱中15-30min，最后將反應液倒入模具 中，干燥。
[0031] 進一步的，所述酸主要為檸檬酸。
[0032] 進一步的，所述交聯劑主要有戊二醛、環氧氯丙烷、聚丁二酰亞胺、乙二醇二縮水 甘油醚、多聚磷酸鈉。
[0033] 進一步的，所述可作為廢水處理用成型活性炭。
[0034] 實施例1: