一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用，主要应用于处理含染料的工业废水，属于环境治理中的废水处理领域。该材料主要由竹纤维原材料和吸附在竹纤维原材料上的铁的氧化物构成，金属质量百分比含量为20％‑35％。该材料由铁盐、竹纤维原材料及二次蒸馏水制备而成，制备原料的重量份数组成为铁盐0.5～10份；竹纤维原材料1～10份；二次蒸馏水5～100份。本发明专利技术还公开了该材料的制备方法和应用。本发明专利技术的材料具有稳定性高、处理效果好、制备成本低、制备原料丰富并可再生、制备方法简单方便、可回收重复利用的特点，可有效吸附和降解废水中的染料，是一种处理含染料废水行之有效的可回收再利用绿色材料。

Magnetic bamboo fiber based activated carbon material and its preparation method and Application

The invention relates to a magnetic bamboo fiber based activated carbon material and its preparation method and application, which is mainly used for treating industrial wastewater containing dyes, belonging to the field of wastewater treatment in environmental treatment. The material is mainly composed of bamboo fiber and bamboo fiber raw materials in the raw materials on the adsorption of iron oxides, percentage of quality of the metal is 20% 35%. The material is made of iron salt, bamboo fiber raw material and two distilled water. The weight of the raw material is made up of 0.5 to 10 parts of iron salt, 1~10 pieces of raw material of bamboo fiber and 5~100 parts of two distilled water. The invention also discloses the preparation method and application of the material. The material of the invention has high stability, good treatment effect, low preparation cost, abundant raw materials and preparation of renewable, preparation method is simple and convenient, Recyclable reuse characteristics, can effectively absorb and degrade the dye wastewater, is a kind of effective treatment of wastewater containing dyes Recyclable using green materials.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用，主要应用于处理含染料的工业废水，属于环境治理中的废水处理领域。
技术介绍
据统计，有超过100000种染料已经用于纺织、纸浆、造纸、制药、皮革等工业领域。用于纺织行业的染料必须具有较高的化学稳定性和光稳定性，因此这些染料的生物降解或处理相当耗时、低效且困难重重。截至目前，纺织工业每年消耗10000多种染料，质量超过7×105吨，并且排出大量废水，造成很严重的环境污染问题。即使染料经过降解、处理，其产物仍对生物体产生致畸、致癌作用。同时，废水中含有多种有机化合物和有毒物质，会在生物体内逐渐积累，对生物体的生存形成潜在威胁，尤其是对鱼类和其它水生生物危害极大。因此，鉴于含有染料的污水的强污染性和毒害性，对于这种污水的处理意义重大。含有染料的废水组分复杂，生化降解能力差，并且一般都具有恶心的气味和较深的颜色，使得处理该类污水的难度很大。国内外去除废水中染料的方法主要有以下几种：化学法(混凝法、电解法、高级氧化法等)、物理化学法(吸附法、反渗透法、离子交换法、超声波技术等)、生物法(酶催化法、固定化技术、生物接触氧化法等)。混凝法被认为是最有效、最经济的脱色技术之一，尤其是对分散染料、还原染料、硫化染料特别有效。其主要优点是成本低、处理量大。缺点是需随水质条件变化改变脱色条件、对亲水性染料脱色效果低、脱水处置困难且生成大量泥渣。电化学技术是处理含染料废水的有效方法。其优势是适应性强、处理量大、处理费用较低。但是其通用性和可行性需进一步完善。化学氧化法包括臭氧氧化法、过氧化氢氧化法和光催化氧化法等。臭氧氧化法经常被用来除去含染料废水的色度和难降解有机物，该法不会生成污泥、不会造成污染且容易控制，但是处理成本高，不适合大流量废水的处理；H2O2单独使用氧化性不强，与Fe2+共存时，氧化能力增强。该法脱色效果良好，但是处理费用较高；光催化氧化法研究对象主要是半导体如TiO2。TiO2无毒、廉价、稳定性高且能被太阳光中紫外部分激发。该法处理效率较高、一次性投用量小、残渣少。但由于催化剂回用、光源及催化剂价格等问题，暂时未能实现工业化。反渗透法是一种相当精密的膜法液体分离技术，常应用于污水处理环节中的深度处理。但是膜表面容易受到污染发生堵塞，并且造价成本过高，限制了其在含染料污水处理中的广泛使用。离子交换法处理废水具有广阔的前景，近年来进展很快。应用离子交换法设备比较简单、操作容易控制、废水中的离子去除效率较高。但其应用范围还受到离子交换剂品种、产量、成本的限制，对废水的预处理要求较高，另外，离子交换剂的再生及再生液的处理有时也是一个难以解决的问题。超声波技术对各类染料具有广泛的适应性，它可以单独使用也可与其它水处理技术联合应用。只要条件合适，有机物可以被彻底降解为二氧化碳和无机离子，是一种环境友好的水处理技术，具有良好的发展和应用前景。超声波技术要更好的应用于含染料污水处理中，需要提高声解的速率和程度，提高声能的利用效率，避免有毒中间体或产物的产生。近段时间，生物酶作为催化剂也渐渐被应用于废水处理。生物酶技术具有催化效率高、反应条件温和、对设备要求低、反应速度快等优点，但是生物酶相当不稳定，且成本相对较高，极大地限制了其在污水处理中的应用。固定化技术是通过化学或物理的手段将游离的细菌加以固定使其不再游离，但仍具有生物活性的技术。用此技术处理含染料废水时，反应启动快，反应设备小型化，处理效果较好。但该技术处理废水成本较高，这妨碍了它的广泛应用。生物接触氧化法是以附着在载体上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。该方法因具有高效节能、占地面积小、污泥生成量小、耐冲击负荷、无需污泥回流、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。其缺点是填料易堵塞、布气不易均匀。吸附法是从废水中去除染料应用最广泛的方法之一。目前，被用作吸附剂来去除废水中的染料涵盖多种类型的材料和物质，例如活性炭、红泥、聚苯胺纳米管等。然而，商业活性炭却并不便宜，不能大量应用于污水处理中，其他类型的材料和物质要么制备工艺复杂，要么成本过高，要么处理效果并不理想。故而寻求一种稳定性高、处理效果好、制备成本低、制备方法简单方便的用来处理含染料废水的材料具有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术针对以上处理方法及材料的不足之处，充分发挥农副产品与磁性吸附剂各自独特的优势，采用竹子与铁盐作为原材料来制备了一种磁性竹纤维基活性炭材料，具有稳定性高、处理效果好、制备成本低、制备原料丰富并可再生、制备方法简单方便、可回收重复利用的特点，可有效吸附和降解废水中的染料，是一种处理含染料废水行之有效的可回收再利用绿色材料。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种磁性竹纤维基活性炭材料，主要由竹纤维原材料和吸附在竹纤维原材料上的铁的氧化物构成，其中的金属(铁)质量百分比含量为20％-35％。铁的氧化物包括Fe3O4、Fe2O3和FeO等；金属(铁)质量百分比含量优选为30％-35％。所述的磁性竹纤维基活性炭材料主要由铁盐、竹纤维原材料及二次蒸馏水制备而成，通过将竹纤维原材料浸泡在铁盐的水溶液中，使铁盐溶液均匀吸附在竹纤维原材料上；所述的竹纤维原材料可选择普通市售的各类产品，如形状有丝状、条状、粉状、颗粒状等，如颜色有白色、黑色、棕色、咖啡色等；所述的铁盐可以是草酸高铁铵((NH4)3Fe(C2O4)3)、水合氯化铁(FeCl3·6H2O)、柠檬酸铁铵((NH4)3Fe(C6H5O7)2)、草酸合铁酸钾(K3Fe(C2O4)3·3H2O)之中的任一种；制备原料的重量份数组成为：铁盐：0.5～10份；竹纤维原材料：1～10份；二次蒸馏水：5～100份。优选的，所述铁盐与竹纤维原材料的重量比在1:2至1:1之间。优选的，磁性竹纤维基活性炭制备原料的重量份数组成为：铁盐：1～2份；竹纤维原材料：2份；二次蒸馏水：10～20份。优选的，竹纤维原材料可选择普通市售的白色丝状纯竹纤维原料。优选的，铁盐选择为草酸高铁铵((NH4)3Fe(C2O4)3)。上述的磁性竹纤维基活性炭材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按照所述铁盐、竹纤维原材料和二次蒸馏水的配比，在铁盐中加入二次蒸馏水使之完全溶解，再将竹纤维原材料均匀浸泡于完全溶解的铁盐溶液中；(2)将浸泡有竹纤维原材料的铁盐溶液进行密封处理，避光放置20-30h；(3)在真空干燥箱里于55-65℃下抽真空干燥，干燥后，把得到的材料均匀剪碎，再在氮气的保护下，在真空管式炉中程序升温进行分阶段处理。步骤(1)中，竹纤维原材料均匀浸泡在完全溶解的铁盐溶液中，是指在浸泡时不断翻动(搅动)竹纤维原材料使铁盐溶液能够均匀吸附在竹纤维原材料上面。步骤(3)中，升温分阶段处理过程为：先以5-10℃/min的升温速度，升温到500℃，保温1-2h；然后，在500℃继续保温或者二次升温到500℃以上(大于500℃)，例如550-900℃之间，优选为700℃-900℃之间，保温1-2h，得到处理温度为第二次保温温度的磁性竹纤维基活性炭材料。本专利技术的优化技术方案是：准确称取重量份数为1份铁盐(草酸高铁铵)于小烧杯中，加入重量份数为20份二次蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：主要由竹纤维原材料和吸附在竹纤维原材料上的铁氧化物构成，金属的质量百分比含量为20％‑35％。

【技术特征摘要】
1.一种磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：主要由竹纤维原材料和吸附在竹纤维原材料上的铁氧化物构成，金属的质量百分比含量为20％-35％。2.如权利要求1所述的磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：该材料中金属质量百分比含量为30％-35％。3.如权利要求1所述的磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：该材料主要由铁盐、竹纤维原材料及二次蒸馏水制备而成；所述的铁盐是草酸高铁铵、水合氯化铁、柠檬酸铁铵和草酸合铁酸钾中的任一种；制备原料的重量份数组成为：铁盐：0.5～10份；竹纤维原材料：1～10份；二次蒸馏水：5～100份。4.如权利要求3所述的磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：所述铁盐与竹纤维原材料的重量比为1:2至1:1。5.如权利要求3所述的磁性竹纤维基活性炭材料，其特征在于：所述的磁性竹纤维基活性炭制备原料的重量份数组成为：铁盐：1～2份；竹纤维原材料：2份；二次蒸馏水：10～20份。6.如权利要求1-5中任一项所述的磁性竹纤维基活性炭材料的制备方法，包括如下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，
申请(专利权)人：王建军，
类型：发明
国别省市：北京,11