负载MnO2的黄芪废渣活性炭及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭及其制备方法，该负载MnO2的黄芪废渣活性炭是以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化、高锰酸钾改性制备而成的。其制备方法是先将黄芪废渣预处理，进行氢氧化钾溶液浸渍，碳化活化，酸洗、水洗后制得黄芪废渣活性炭，然后将该黄芪废渣活性炭预处理进行KMnO4氧化改性，制得负载MnO2的黄芪废渣活性炭。本发明专利技术负载MnO2的黄芪废渣活性炭不仅通过KMnO4的氧化作用增加了表面含氧官能团如羧基、羟基、羰基等的数量，提高了该活性炭产品的极性，同时KMnO4的还原产物MnO2负载于该活性炭的表面和微孔中，显著地提高了对极性物质的吸附能力。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及活性炭制备
，特别涉及一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭及其制备方法。
技术介绍
：活性炭是用烟煤、褐煤、果壳或木屑等原料经炭化、活化制成的黑色多孔颗粒，由微晶炭和无定型炭构成，孔隙结构发达、比表面积大，吸附能力强。近年来，随着人们对环保问题的日益重视，活性炭被广泛应用于制药、化工、食品、加工、冶金工业、农业等各个领域。应用领域的拓宽对活性炭性能提出了更高的要求，进一步促进了活性炭在原料、制备方法等方面的发展，也促进了不同品种特殊性能活性炭的研究开发。目前，国内外研究者利用废弃材料制备活性炭，以谋求廉价原料的探索受到了越来越多的重视。我国作为中药生产大国，每年产生大量的中药渣，其常见资源化途径是用作肥料、饲料和生产食用菌的原材料，经济附加值较低。中药药渣中含有大量的粗纤维、粗脂肪、淀粉、多糖、蛋白、氨基酸及微量元素等，且含碳量较高，正是制备活性炭的最好原料，具有很大的开发价值。以中药渣为原料，将其制备成活性炭，不仅可以提高中药渣自身附加值，减少环境污染，同时也拓宽活性炭生产的原料来源，为中药渣的资源化利用开辟了新途径。现有技术中有采用中药材为原料制备活性炭的方法，如CN 104787764A公开的一种用黄芪渣制备活性炭的方法，其包括如下步骤：(1)黄芪废渣预处理：将黄芪废渣原料洗净、烘干、粉碎，过40目筛，备用；(2)氢氧化钾溶液浸渍： 将预处理后的黄芪废渣，用质量浓度为30％～饱和的氢氧化钾溶液在室温下浸渍至少24h，其浸渍比即黄芪废渣质量：氢氧化钾溶液体积为1:3—1:12；(3)一步炭化：将浸渍好的黄芪废渣放入加热炉中，升温至400～900℃，进行一步炭化，炭化活化时间为15-90min；(4)酸洗、水洗：将得到的碳化物冷却至室温，用盐酸溶液洗后，用蒸馏水洗涤，直至pH值在中性范围；(5)干燥、研磨：将得到的产物烘干，研磨后，即得活性炭成品。该方法以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化法制备活性炭不仅可利用含碳废弃物，又可以解决环境污染问题，同时也拓宽了活性炭生产的原料来源。而活性炭本身是一种非极性的吸附剂，由于它的疏水性，使它在水溶液中可以有效地吸附各种非极性或弱极性物质，但对极性物质吸附能力较弱。在此基础上，申请人用高锰酸钾对其进行氧化改性，一方面通过高锰酸钾的氧化作用增加表面含氧官能团如羧基、羟基、羰基等的数量，提高该活性炭产品的极性，同时高锰酸钾的还原产物二氧化锰负载于活性炭的表面和微孔中，可显著提高对极性物质的吸附能力。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭及其制备方法，该负载MnO2的黄芪废渣活性炭可提高对极性物质的吸附效率。为解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭，是以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化、高锰酸钾改性制备而成的。上述负载MnO2的黄芪废渣活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1：黄芪废渣预处理：将黄芪废渣原料洗净、烘干、粉碎，过40目筛，装瓶备用；S2：氢氧化钾溶液浸渍：将质量浓度为20％的氢氧化钾溶液与黄芪废渣充分混合；S3：碳化活化：将浸渍好的黄芪废渣放入马弗炉中，升温至550～650℃，进行一步碳化，炭化活化时间为60～80min；S4：酸洗、水洗：将上述活化碳化物冷却至室温，用0.1mol/L的HCl浸泡12h后，用蒸馏水洗至中性，烘干、粉碎，过40目筛，即得黄芪废渣活性炭；S5：KMnO4改性：将上述黄芪废渣活性炭与浓度为0.01～0.20mol/L的KMnO4溶液充分混合后，于98℃水浴加热30～180min，用蒸馏水洗至滤出液pH值呈中性，烘干即得负载MnO2的黄芪废渣活性炭。步骤S2中所述黄芪废渣(质量为g)与氢氧化钾溶液(体积为L)的固液比为1:3。步骤S5中所述黄芪废渣活性炭(质量为g)与KMnO4溶液(体积为L)的固液比为10:1。本专利技术以黄芪废渣为制备活性炭的原料，采用氢氧化钾活化法制备黄芪废渣活性炭后，将其用KMnO4溶液进行氧化改性，得到了负载MnO2的黄芪废渣活性炭，该负载MnO2的黄芪废渣活性炭不仅通过KMnO4的氧化作用增加了表面含氧官能团如羧基、羟基、羰基等的数量，提高了该活性炭产品的极性，同时KMnO4的还原产物MnO2负载于该活性炭的表面和微孔中，显著地提高了对极性物质的吸附能力。因此，本专利技术不仅可利用黄芪药渣废弃物使其“变废为宝”，解决环境污染问题，拓宽活性炭生产的原料来源，同时制备出的负载MnO2的黄芪废渣活性炭可增加对极性物质的吸附量。附图说明：图1是本专利技术负载MnO2的黄芪废渣活性炭与黄芪废渣活性炭的扫描电镜图；图2是本专利技术负载MnO2的黄芪废渣活性炭的XRD图；图3是本专利技术中黄芪废渣活性炭的XRD图。具体实施方式：下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行详细说明。本专利技术负载MnO2的黄芪废渣活性炭，是以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化、高锰酸钾改性制备而成的。具体是先将黄芪废渣预处理，进行氢氧化钾溶液浸渍，碳化活化，酸洗、水洗后制得黄芪废渣活性炭，然后将该黄芪废渣活性炭预处理进行KMnO4氧化改性，制得负载MnO2的黄芪废渣活性炭。实施例1负载MnO2的黄芪废渣活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1：黄芪废渣预处理：将黄芪废渣原料洗净、烘干、粉碎，过40目筛(以消除粒径对实验结果的影响)，装瓶备用；S2：氢氧化钾溶液浸渍：将质量浓度为20％的氢氧化钾溶液与黄芪废渣充分混合，其中：黄芪废渣与氢氧化钾溶液的固液比为1:3；S3：碳化活化：将浸渍好的黄芪废渣放入马弗炉中，升温至550～650℃，进行一步碳化，炭化活化时间为60～80min；S4：酸洗、水洗：将上述活化碳化物冷却至室温，用0.1mol/L的HCl浸泡12h后，用蒸馏水洗至中性，烘干、粉碎，过40目筛，即得黄芪废渣活性炭；S5：KMnO4改性：将上述黄芪废渣活性炭与浓度为0.10mol/L的KMnO4溶液(黄芪废渣活性炭与KMnO4溶液的固液比为10:1)充分混合后，于98℃水浴 加热90min，用蒸馏水洗至滤出液pH值呈中性，烘干即得负载MnO2的黄芪废渣活性炭。S6：取30mg制得的负载MnO2的黄芪废渣活性炭于锥形瓶中，加入15mL浓度为100mg/L、pH值为6.0的Cd2+溶液，混合，水浴振荡60min。结果表明，氧化改性后的活性炭对Cd2+的最大吸附量为217.86mg/g，是改性前黄芪废渣活性炭的1.86倍。实施例2负载MnO2的黄芪废渣活性炭的制备方法，包括以下步骤：S1：黄芪废渣预处理：将黄芪废渣原料洗净、烘干、粉碎，过40目筛(以消除粒径对实验结果的影响)，装瓶备用；S2：氢氧化钾溶液浸渍：将质量浓度为20％的氢氧化钾溶液与黄芪废渣充分混合，其中：黄芪废渣与氢氧化钾溶液的固液比为1:3；S3：碳化活化：将浸渍好的黄芪废渣放入马弗炉中，升温至550～650℃，进行一步碳化，炭化活化时间为60～80min；S4：酸洗、水洗：将上述活化碳化物冷却至室温，用0.1mol/L的HCl浸泡12h后，用蒸馏水洗至中性，烘干、粉碎，过40目筛，即得黄芪废渣活性炭；S5：KMnO4改性：将上述黄芪废渣活性炭与浓度为0.20mol/L的KMnO4溶液(黄芪废渣本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭，其特征在于：所述负载MnO2的黄芪废渣活性炭是以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化、高锰酸钾改性制备而成的。

【技术特征摘要】
1.一种负载MnO2的黄芪废渣活性炭，其特征在于：所述负载MnO2的黄芪废渣活性炭是以黄芪废渣为原料，采用氢氧化钾活化、高锰酸钾改性制备而成的。2.根据权利要求1所述的负载MnO2的黄芪废渣活性炭的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：黄芪废渣预处理：将黄芪废渣原料洗净、烘干、粉碎，过40目筛，装瓶备用；S2：氢氧化钾溶液浸渍：将质量浓度为20％的氢氧化钾溶液与黄芪废渣充分混合；S3：碳化活化：将浸渍好的黄芪废渣放入马弗炉中，升温至550～650℃，进行一步碳化，炭化活化时间为60～80min；S4：酸洗、水洗：将上述活化碳化物冷却至室温，用0.1mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯宁川，范玮，姚惠琴，朱美霖，
申请(专利权)人：宁夏医科大学，
类型：发明
国别省市：宁夏;64