一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法。本发明专利技术的技术方案如下：一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。本发明专利技术还提供了PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。本发明专利技术提供的PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭，吸附能力强且具有氧化能力，使用后容易分离、回收，不会造成二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理领域，具体涉及一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法。
技术介绍
吸附法是一种成熟、操作简单的水处理方法，目前广泛的应用于有机废水和重金属废水处理中。吸附法处理这两类废水常用的吸附剂分别为活性炭和二氧化锰。应用于水处理中的活性炭有两类，分别是粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)，粉末活性炭具有较大的比表面积和发达孔隙结构，对目标污染物有很强的吸附性能的特点广泛的应用于水处理领域，但是粉末活性炭存在着难分离、不易回收、处理成本高的缺点。目前我国粉末活性炭都是结合其他工艺进行水处理应用，并且几乎都是一次性使用。使用后的粉末活性炭再生能力差且难分离、不易回收，简单的填埋会对环境造成二次污染。二氧化锰(MnO2)是一种两性物质，既不与酸反应也不与碱反应，在水处理中主要起吸附作用。MnO2处理含有重金属的废水对重金属离子有很强的亲和力。但是MnO2的视密度(表观密度)较低，同时也存在着难分离、不易回收、处理成本高等缺点，限制了其在水处理上的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，吸附能力强且具有氧化能力，使用后容易分离、丢弃，不会造成二次污染。本专利技术的技术方案如下：一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。本专利技术还提供了上述PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。上述制备方法，包括如下步骤：a.将PAC浸入超纯水中22～24h预处理，将处理后的PAC放入105～115℃的烘箱内烘干10～12h；b.将FeSO4·7H2O或FeCl2·4H2O在室温条件下溶于超纯水中，然后加入NaOH；出现蓝绿色絮状物后用玻璃棒迅速搅拌均匀，并加入KMnO4，同时持续搅拌；其后投加烘干后的PAC，同时保持搅拌，反应4～6h；c.反应结束后，混合液静止10～20min，去除上清液，将剩余混合液放入105～115℃烘箱内烘干5～10h；d.将所得材料收集，密封保存。本专利技术的有益效果为：1、PAC上负载的氧化物为Fe3O4/MnO2复合磁性材料，负载前后PAC表面性质发生了明显变化，Fe3O4/MnO2复合磁性材料在PAC表面均匀分布形状近似球状，MnO2主要负载在Fe3O4表面呈不定型结构，该复合磁性材料负载在PAC表面没有对PAC发达的孔隙结构造成影响。2、本专利技术的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭对目标污染物的饱和吸附量在短时间内可达到99％以上，与纯粉末活性炭相比饱和吸附量有显著的提高；3、本专利技术的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭处理完水样后在10min以内就可以完全沉淀，并且在外磁场的条件下可迅速分离。4、本专利技术的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭成功的解决了原有粉末活性炭及MnO2难分离、易流失、不易回收、处理成本高的缺陷。5、本专利技术的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭可以利用共沉淀法大批量生产，便于推广应用。附图说明图1为本专利技术PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭与粉末活性炭对亚甲基蓝染料去除效果对比图。具体实施方式一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为4：4：1。其制备步骤如下：a.将PAC浸入超纯水中24h预处理，将处理后的PAC放入110℃的烘箱内烘干10h；b.用电子天平准确称取12.51gFeSO4·7H2O或8.955gFeCl2·4H2O在室温条件下溶于200ml超纯水中，然后加入20ml浓度为5mol/L的NaOH；出现蓝绿色絮状物后用玻璃棒迅速搅拌均匀，并加入100ml浓度为0.1mol/L的KMnO4，同时持续搅拌；其后往溶液里投加3.48g的PAC，投加PAC的同时要保持搅拌，反应4h；c.反应结束后，混合液静止10min，去除上清液，将剩余混合液放入110℃烘箱内烘干5h；d.将所得材料收集，密封保存。实验验证：室温条件下，取500ml浓度为200mg/L的亚甲基蓝模拟染料废水，投加0.25gPAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，在机械搅拌的条件下，定时取样测染料的浓度，染料去除率最高值达到99.6％；反应结束后用磁铁进行分离回收；得到如图1所示的曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭，其特征在于，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。

【技术特征摘要】
1.一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，其特征在于，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。2.一种如权利要求1所述的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其特征在于，采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。3.根据权利要求2所述的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，杜茹男，由昆，袁雅姝，郭慧宇，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21