一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭制造技术

一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭，涉及活性炭改性领域，该改性活性炭是将原样活性炭通过磁化改性得到的，所述磁化改性是指将原样活性炭放置在磁感应强度为100mT‑400mT的磁场中0.5‑4h，其中还可以在磁化改性之前先进行表面氧化改性。本发明专利技术还提供了一种磁化改性装置，所述装置是一块设置有孔洞的永磁铁；或者所述装置是至少两个平行设置的永磁铁，所述永磁铁在相同位置设有通孔，通孔中设有螺杆，其贯穿所述永磁铁，通孔两侧设有调节螺栓。使用本发明专利技术的改性活性炭，其磷离子吸附能力相较单独表面氧化改性的活性炭接近或者更好，其中一个技术方案对于磷离子的吸附容量达到了126mg/g。所述磁化改性装置，其制作方法简单，便于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭
本专利技术涉及活性炭改性领域，具体涉及一种组合改性活性炭。
技术介绍
随着经济的发展，工业化程度的不断上升，环境污染已经成为了不可忽视的一个问题。随着化学工厂等的不断增加，工业废水的难处理成本高，导致一些企业偷排多排，水体中的含磷量居高不下，很多湖泊仍然存在富营养化的问题，对生态环境有着很大的破坏。一般来说处理废水有很多方法，例如物理处理法、化学处理法、生物吸附法、物理化学吸附法等。各种处理方法的机理不尽相同，对于废水的处理效果、成本也各异。吸附法是多种废水处理方法中十分常用的一种，属于物理化学吸附法中的一种，吸附法对于废水中的污染物吸附效果较好，应用范围也较广，同时成本较低，因此被广泛应用。活性炭由于其比表面积可高达1000～3000m2/g，且为多孔固体，孔隙结构发达，因此具有较强的吸附性，可有效去除污染物的色度、臭味，特别是对废水中的大部分有机污染物和无机污染物有较强吸附性。众所周知，活性炭对废水和废气的处理有很大的应用空间，这是由活性炭的表面结构以及物理特性决定。一般来说，活性炭吸附处理法都应用在水量较小，污染物浓度较低的污染废水的处理，对废水的预处理要求较高。同时由于活性炭的成本较为昂贵，所以一般将活性炭吸附法利用在处理废水中的微量元素上。但是利用活性炭吸附废水中的有机污染物质的方法也有一定的缺陷，活性炭的非极性及疏水性的化学特性决定了它只能对溶液中的非极性物质产生良好的吸附作用，对于极性物质的吸附效果则不理想。因此对活性炭进行改性使其的吸附性能更加优异成为了新的课题。现有申请号为201210531335.7，专利技术名称为一种氧化锆改性的活性炭纤维及其在去除水体中磷酸盐中的应用的专利技术专利，该专利技术公开了一种氧化锆改性的活性炭纤维吸附剂及其在去除水体中磷酸盐上的应用。所述的氧化锆改性的活性炭纤维系采用液相合成法在活性炭纤维表面负载氧化锆纳米粒，方法是将预处理后的活性炭纤维和正丙醇锆加入到无水甲苯中，超声分散，在惰性气氛中加热回流进行锆化反应，反应产物分离、洗涤，真空干燥后制得。所述的氧化锆改性的活性炭纤维作为吸附剂，可应用于水体中磷酸盐进行吸附去除。该方法仍然存在平衡吸附量较低的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的吸附废水中的磷离子的方法操作复杂、活性炭平衡吸附量较低的问题，专利技术人提出了一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭，该改性活性炭的平衡吸附量高，而且其制备方法简单，无需添加药剂。一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭，该改性活性炭是将原样活性炭通过磁化改性得到的，所述磁化改性是指将原样活性炭放置在磁感应强度为100mT-400mT的磁场中0.5-4h。其中，该改性活性炭是将原样活性炭放置在磁感应强度为200mT-400mT的磁场中2-4h。其中，该改性活性炭在进行磁化改性之前先进行了表面氧化改性，所述表面氧化改性是指使用包括HNO3、HClO和H2O2中的一种氧化剂对原样活性炭进行改性。其中，所述表面氧化改性是指，配置浓度为8％-16％的HNO3溶液，将原样活性炭按照与HNO3溶液1:100-1:5的质量比加入至HNO3溶液中，在室温下搅拌均匀并过滤后，烘干。其中，所述表面氧化改性是将原样活性炭按照与HNO3溶液1:10-1:5的质量比加入至HNO3溶液中。其中，所述原样活性炭是颗粒活性炭、粉末活性炭、球型活性炭、圆柱形活性炭、活性炭纤维中的一种。其中，所述原样活性炭为颗粒活性炭，所述活性炭的粒径为0.063～2.75mm。其中，所述磁场是由永磁铁或者电磁铁产生的。其中，所述永磁铁是由钐钴或者钕铁硼制成的。一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭的制备方法，其通过以下步骤制得：(1)将原样活性炭使用蒸馏水清洗后烘干；(2)配置浓度为16％的HNO3溶液，将步骤(1)所得活性炭按照与HNO3溶液1:5的质量比加入至HNO3溶液中，在室温下搅拌均匀并过滤后，烘干；(3)将步骤(2)所得活性炭放置在磁感应强度为400mT的磁场中4h，结束后即得所述改性活性炭。一种去除废水中磷离子的方法，将上述的改性活性炭按照与含磷废水1:10000-1:9000的质量比，加入至含磷废水中，在25℃-55℃的温度下完全振荡后分离。一种用于磁化改性的装置，所述装置是一块设置有孔洞的永磁铁；或者所述装置是至少两个平行设置的永磁铁，所述永磁铁在相同位置设有通孔，通孔中设有螺杆，其贯穿所述永磁铁，并使得至少两个永磁铁可以沿着螺杆运动并保持平行，通孔两侧设有调节螺栓，通过调节螺栓可以调节至少两个永磁铁的间距。有益效果本专利技术的方法制得的改性活性炭，其磷离子吸附能力相较表面氧化改性的活性炭接近或者更好，其中先使用16％HNO3氧化改性，后使用磁感应强度为400mT的磁场磁改性4h的活性炭，其对于磷离子的吸附容量达到了126mg/g，远高于化学改性的吸附容量40mg/g。此外本专利技术还提供了一种与现有技术完全不同的活性炭改性的方法，改性操作更加简单方便，除了磁化装置，无需添加其他药剂。本专利技术还提供了一种磁化改性装置，其制作方法简单，便于操作。附图说明图1为永磁场装置示意图。图2为活性炭容器示意图。图3为第二种磁化装置示意图。具体实施方式本专利技术实施例所用药品及装置如下所示：实施例中所用的原样活性炭为中国医药上海化学试剂有限公司所生产的颗粒活性炭，其粒径为0.063-2.75mm。实施例中所用的硝酸为上海中试化工总公司所生产的AR级硝酸。实施例中所用含磷废水为生活污水，此类废水要通过简单过滤去除废水中的悬浮杂质，所述废水中的磷离子浓度将在实施例中具体给出。实施例中所用原样活性炭已进行预处理操作，即用蒸馏水清洗，放入烘箱内在102-110℃进行高温烘烤，直至完全烘干。将活性炭进行密闭袋装，备用。我们使用如下永磁场装置与活性炭容器进行磁化改性：如图1和图2所示，图1是永磁场装置的侧视图，所述永磁场装置为一块方型的钐钴材质的永磁铁，其长宽高分别为：4.2cm、2.1cm、4.5cm，在方形磁铁中心处开凿出一个长宽高分别为3.5cm、1.1cm、4.5cm的方形孔洞，其中可以安装活性炭容器。通过特斯拉计可以测出此永磁铁装置孔洞位置处的磁感应强度。以下实施例中将使用磁感应强度分别为400mT和100mT的两个永磁场装置。图2为活性炭容器，是与永磁场装置的孔洞大小相适合的树酯或者石英的中空器皿，用于装填待改性的原样活性炭。进行磁化改性试验时，将原样活性炭填满活性炭容器后，将活性炭容器安装于永磁场装置中即可。本专利技术还可以选用另一种用于磁化改性装置，如图3所示，两个永磁铁平行设置，两个永磁铁在相同位置设有通孔，通孔中设有螺杆，其贯穿两个永磁铁，并使得两个永磁铁可以沿着螺杆运动并保持平行。通过调节通孔两侧的调节螺栓，使得可以自由调节两个永磁铁之间的距离，并调节磁场的磁感应强度。本专利技术还可以选用电磁铁作为磁化改性装置。上述三种磁化改性装置的目的都是为了产生确定的磁感应强度的磁场。实施例中选择了第一种磁化改性装置进行试验。吸附容量的计算公式如下：qe——在平衡浓度为Co时的吸附容量，mg/g；V——吸附质溶液体积，L；Co——一溶液中吸附质的初始质量浓度，mg/L；Ce——活性炭吸附平衡时吸附质剩余质量浓度，mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭，其特征在于：将原样活性炭通过磁化改性得到改性活性炭，所述磁化改性是指将原样活性炭放置在磁感应强度为100mT‑400mT的磁场中0.5‑4h。

【技术特征摘要】
1.一种用于吸附废水中磷离子的改性活性炭，其特征在于：将原样活性炭通过磁化改性得到改性活性炭，所述磁化改性是指将原样活性炭放置在磁感应强度为100mT-400mT的磁场中0.5-4h。2.根据权利要求1所述的改性活性炭，其特征在于：该改性活性炭是将原样活性炭放置在磁感应强度为200mT-400mT的磁场中2-4h。3.根据权利要求1或2所述的改性活性炭，其特征在于：该改性活性炭在磁化改性之前先进行了表面氧化改性，所述表面氧化改性是指使用包括HNO3、HClO和H2O2中的一种氧化剂对原样活性炭进行改性；所述原样活性炭是颗粒活性炭、粉末活性炭、球型活性炭、圆柱形活性炭、活性炭纤维中的一种。4.根据权利要求3所述的改性活性炭，其特征在于：所述表面氧化改性是指，配置浓度为8％-16％的HNO3溶液，将原样活性炭按照与HNO3溶液1:100-1:5的质量比加入至HNO3溶液中，在室温下搅拌均匀并过滤后，烘干；所述原样活性炭为颗粒活性炭，所述活性炭的粒径为0.063～2.75mm。5.根据权利要求4所述的改性活性炭，其特征在于：所述表面氧化改性是将原样活性炭按照与HNO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，李剑楠，赵星辰，张小凡，蔡婧，祝佩茹，夏晓燕，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32