一种花生壳活性炭基磁性Cr(Ⅵ)吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术是一种花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，具体是：首先，将花生壳洗涤、干燥并研磨到所需粒径；随后，在流动N2保护下将花生壳粉体焙烧得活性炭前驱物，然后经KOH静态浸渍、干燥、N2气氛下焙烧，焙烧产物再经洗涤、真空干燥制得活性炭；再将活性炭分散于乙二醇中，加入六水氯化铁、无水醋酸钠混合搅拌后进行水热处理，产物经洗涤、真空干燥制得花生壳活性炭基磁性吸附剂。本发明专利技术具有以下优点：以廉价易得的花生壳为原料制备吸附Cr(VI)后容易分离的磁性活性炭，该磁性活性炭具有比表面积高、吸附性能好和循环再生性能优异等优点，又克服了磁性粒子易脱落的缺点，循环4次后仍能达到90.6％以上的去除率。

Method for preparing peanut shell active carbon based magnetic Cr (VI) adsorbent

The present invention relates to a peanut shell activated carbon based magnetic Cr (VI) method, preparation of adsorbent is specific: first, the peanut shell washing, drying and grinding to the required size; then, the flow of N2 under the protection of the peanut shell powder calcination of activated carbon precursor, and then by the KOH static dipping, drying, roasting and baking products under N2 atmosphere, after washing and vacuum drying of prepared activated carbon; the active carbon dispersed in ethylene glycol, adding six water ferric chloride, anhydrous sodium acetate mixed after hydrothermal treatment, washing and vacuum drying products were prepared from peanut shell active carbon based magnetic adsorbent. The invention has the following advantages: the peanut shell is easy to get cheap raw materials prepared by adsorption of Cr (VI) magnetic activated carbon after easy separation, the magnetic activated carbon with high specific surface area, adsorption properties and recycling performance advantages, but also overcome the magnetic particle shedding, 4 cycles can still reach more than 90.6% removal.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物质基磁性活性炭的制备和应用
，确切地说是一种花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法。
技术介绍
重金属铬污染主要来源于采矿、电镀、颜料等工业废水和垃圾渗滤液等，其中Cr(VI)具有很强的氧化性、腐蚀性和生物毒性，通过食物链在生物体内富集后会产生致畸、致癌和致突变，严重威胁人类健康。因此，Cr(VI)被列为对人体危害最大的8种化学物质之一，是国际公认的致癌物，Cr(VI)污染水体的治理已刻不容缓。在各种重金属污染的治理方法中，吸附法具有处理成本低、操作简单和净化效果好等优点，因而受到关注。从生物质原料制备活性炭具有原料可再生且来源丰富、价格低廉、比表面积高、孔隙结构发达、热稳定性和化学稳定性好等优点，广泛应用于农业、环境修复、化工、能量储存等众多领域。但是粉体活性炭的密度较小，在水体中不易沉降，吸附重金属污染物后的活性炭如果散落、沉降于水体中会对环境造成二次污染，因此粉体活性炭使用后的回收利用是一个难题。近年来，通过在吸附材料上负载磁性物质以改善材料的分离特性是解决上述问题的途径之一。目前，磁性活性炭的制备方法有浸渍法和混合法等，但上述方法制备磁性活性炭上的磁性颗粒易脱落并且磁性较弱。例如，专利文献CN105170084A公开了一种用于吸附水中重金属的磁性活性炭的制备方法，该方法是：将一定量成品活性炭加入到水中，并进行超声分散和搅拌，使活性炭均匀分散到水中；将二价铁盐加入到上述溶液中静态浸渍；用碱调pH值为9～11得到沉淀后再加入还原剂水浴反应，经洗涤、干燥得到磁性活性炭材料。该方法制备的磁性活性炭可用于去除水中的Cr(VI)，但制备的磁性活性炭吸附量极低，只有4.97mg/g，且Fe3O4加入量很大；同时，该磁性活性炭材料吸附重金属Cr(VI)后未做循环再生，吸附没有循环再生利用。再如，专利文献CN101497028A公开了一种磁性活性炭的制备方法和该磁性活性炭，该方法是：以煤质原料、磁性添加剂、粘接剂和表面活性剂充分混合成混合物、加压成型并干燥；再将干燥后的成型物在400～700℃进行炭化处理，再在700～1000℃用水蒸气活化得磁性活性炭。该方法工艺简单，可一步制备孔结构可控的磁性活性炭，但在制备过程中使用了粘接剂，容易堵塞活性炭的空隙，故其吸附性能不稳定。综上，采用原料廉价易得、方法简便的工艺制备对水体中剧毒重金属污染物Cr(VI)吸附量大、循环再生吸附性能好的并且容易分离的吸附剂具有重要的现实价值和科学意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种原料廉价易得的高比表面积花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，所制备的磁性吸附剂对Cr(VI)的吸附量大、吸附速率快，循环再生吸附性能好并且容易中污染水体中分离。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：本专利技术提供的花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，其包括以下制备步骤：(1)首先，将5g花生壳依次用去离子水洗涤、100℃下干燥12h后研磨，在流动N2气氛下将一定量研磨后的花生壳粉体在400℃下炭化4h后得到活性炭前驱物；(2)其次，将碳化产物分散在28ml去离子水中，并加入6.2152gKOH(碳化产物与KOH质量比为1:4，KOH浓度为4mol/L)，然后依次经KOH溶液静态浸渍、120℃干燥12h、研磨后在流动N2气氛下焙烧活化，焙烧产物再经洗涤、60℃真空干燥12h后得到花生壳活性炭；(3)再次，将0.1622g六水氯化铁分散于60ml乙二醇中，加入无水醋酸钠0.4307g搅拌30min后加入0.24g上述花生壳活性炭，室温下继续搅拌30min后得到黑色悬浊液；(4)最后，将黑色悬浊液进行水热处理，水热产物依次经洗涤、60℃下真空干燥12h后，制得花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂。步骤(1)中所述的花生壳粉体的粒径大小为20-40目。步骤(2)中所述的静态浸渍温度为室温、浸渍时间为6-12h。步骤(2)中所述的N2气氛下高温焙烧活化条件为：升温速率为5℃/min，焙烧温度为750-850℃，焙烧时间为30min。步骤(4)中所述的水热处理工艺为：水热温度180-220℃、水热时间10-16h。所述的花生壳活性炭基磁性吸附剂其用于吸附pH为3，浓度为50-300mg/L的Cr(VI)溶液。所述的花生壳活性炭基磁性吸附剂吸附Cr(VI)后的吸附剂用0.005mol/L的NaOH溶液脱附，脱附Cr(VI)后的花生壳活性炭基磁性吸附剂循环使用。本专利技术技术方案所依据的原理是：生物质在缺氧条件下高温热裂解形成固体物质，在炭化过程中，非碳元素分解和逸出形成孔洞结构，在炭化后通过KOH化学活化，高温下钾以气态形式扩散入不同的碳层与炭发生催化氧化作用，进一步对炭进行刻蚀从而形成丰富的微孔。在磁性负载过程中，通过水热，在醋酸钠的辅助还原作用下，乙二醇缓慢还原三价铁盐生成纳米Fe3O4，由于水热过程缓慢，故纳米Fe3O4均匀分布在活性炭的孔道内，从而保证磁性粒子不脱落和足够的磁强度。磁性负载后，在酸性条件下，由于质子化作用，磁性活性炭表面带有大量正电荷，能够与阴离子形式存在下的Cr(VI)相互作用，从而增强吸附性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下主要优点：(1)以廉价易得的可再生废弃花生壳为原料，大大降低了活性炭的制备成本；(2)所制备的花生壳活性炭基磁性吸附剂对水体中的Cr(VI)具有较大的吸附量和较高的去除率；(3)所制备的花生壳活性炭基磁性吸附剂吸附Cr(VI)后，易于磁分离，不会产生二次污染；(4)所制备的花生壳活性炭基磁性吸附剂具有较好的循环再生吸附性能，循环4次后仍能达到90.6％以上的去除率。附图说明图1-图7为实施例1-5中样品对Cr(VI)的吸附动力学曲线。图8为实施例1-5中活性炭基磁性吸附剂样品的磁滞回线比较图。图9为实施例6中样品及其吸附Cr(VI)后再生循环1次～4次后对Cr(VI)的吸附量。具体实施方式本专利技术是一种花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，该方法是：首先，将花生壳洗涤、干燥并研磨到所需粒径；随后，在流动N2保护下将花生壳粉体焙烧得活性炭前驱物，然后经KOH静态浸渍、干燥、N2气氛下焙烧，焙烧产物再经洗涤、真空干燥制得活性炭；再将活性炭分散于乙二醇中，加入六水氯化铁、无水醋酸钠混合搅拌后进行水热处理，产物经洗涤、真空干燥制得花生壳活性炭基磁性吸附剂。下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的说明，这些实施例仅仅是对本专利技术较佳实施方式的描述，但并不限定以下所述的内容。实施例1：(1)制备花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂将5g花生壳用去离子水洗涤，在100℃的烘箱内干燥12h，研磨至20-40目，得到的生物质原料其在N2气氛下以5℃/min的升温速率到400℃，并在此温度下下焙烧4h后得到炭化产物；再将炭化产物分散在28ml去离子水中，并加入6.2152gKOH，室温下静态浸渍12h后120℃干燥12h，经研磨后在N2气氛下经过5℃/min，800℃焙烧30min，然后，将焙烧活化产物洗涤、60℃真空干燥，即得花生壳活性炭样品。将0.1622g六水氯化铁溶于60ml乙二醇中，加入无水醋酸钠0.4307g搅拌30min后，加入0.24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，其特征是包括以下制备步骤：(1)将5g花生壳依次用去离子水洗涤、100℃下干燥12h后研磨，在流动N2气氛下将研磨后的花生壳粉体在400℃下炭化4h后得到活性炭前驱物；(2)将碳化产物分散在28ml去离子水中，按碳化产物与KOH质量比为1:4加入KOH，KOH浓度为4mol/L，然后依次经KOH溶液静态浸渍、120℃干燥12h、研磨后在流动N2气氛下焙烧活化，焙烧产物再经洗涤、60℃真空干燥12h后，得到花生壳活性炭；(3)将0.1622g六水氯化铁分散于60ml乙二醇中，加入无水醋酸钠0.4307g搅拌30min后，加入0.24g上述花生壳活性炭，室温下继续搅拌30min，得到黑色悬浊液；(4)将黑色悬浊液进行水热处理，水热产物依次经洗涤、60℃真空干燥12h后，制得花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂的制备方法，其特征是包括以下制备步骤：(1)将5g花生壳依次用去离子水洗涤、100℃下干燥12h后研磨，在流动N2气氛下将研磨后的花生壳粉体在400℃下炭化4h后得到活性炭前驱物；(2)将碳化产物分散在28ml去离子水中，按碳化产物与KOH质量比为1:4加入KOH，KOH浓度为4mol/L，然后依次经KOH溶液静态浸渍、120℃干燥12h、研磨后在流动N2气氛下焙烧活化，焙烧产物再经洗涤、60℃真空干燥12h后，得到花生壳活性炭；(3)将0.1622g六水氯化铁分散于60ml乙二醇中，加入无水醋酸钠0.4307g搅拌30min后，加入0.24g上述花生壳活性炭，室温下继续搅拌30min，得到黑色悬浊液；(4)将黑色悬浊液进行水热处理，水热产物依次经洗涤、60℃真空干燥12h后，制得花生壳活性炭基磁性Cr(VI)吸附剂。2.根据权利要求1所述的花生壳活性炭基磁性吸附剂的制备方法，其特征在于步骤(1)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卫权，李忠磊，刘燕，何凌达，赵亚真，靳欣，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42