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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水处理,尤其涉及一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法。
技术介绍
1、铅离子是重金属污染的主要元素,主要来源于工业、农业废水和垃圾渗滤液中,可以通过水、土壤、植物间接进入人体。铅污染由于不可被降解,毒性持久等特点,极有可能在人体内富集,导致神经系统疾病,智力发育不良和其免疫系统疾病。因此,铅污染的处理一直是研究的热点,其中水体中铅污染的处理是最受关注的。
2、传统的重金属去除方法包括沉淀技术、膜分离技术、光催化技术、电化学处理、和吸附技术。与其他处理工艺相比,吸附由于操作简单、处理效率高而应用最广泛。在实际应用中,处理水体中铅污染的常用吸附剂有生物活性炭、煤基活性炭、粘土矿物(如蒙脱土、高岭士等)、金属有机框架和部分金属氧化物。其中煤基活性炭原料来源稳定可靠,价格相对低廉,且易再生、抗磨损,更适用于污水处理领域。有文献报道褐煤表面含氧官能团(如羟基、羰基、羧基等)中的氢氧键可以和水体中铅离子进行离子交换,实现对铅离子的吸附。二氧化锰作为环境中广泛存在的一种金属氧化物,具有吸附活性位点密度高、能催化降解污染物等优点,受到了很多研究的关注。二氧化锰不同晶相的特殊八面体结构使其作为吸附剂对铅离子表现出良好的吸附选择性。但是由于二氧化锰比表面积较低,且易团聚等缺点,二氧化锰单独作为吸附剂对铅离子的吸附量较低。
3、将煤基活性炭与二氧化锰有效结合起来,利用煤基活性炭材料比表面积大,表面含氧基团丰富等优点,得到二氧化锰复合煤基多孔炭吸附材料。实现对铅离子的快速、高效选择性吸附,在水污染处理领域具有较好
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足,提供一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法。
2、为达到上述目的,本专利技术采用的技术方案为:一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,包括以下步骤:
3、s1、将褐煤煤粉和强碱性活化溶剂混合,在惰性气体气氛中煅烧,得到煅烧产物,将煅烧产物与水溶液混合、搅拌,得到第一悬浊液,并经过抽滤、水洗和干燥,得到煤基活性炭;
4、s2、将高锰酸钾溶液与硝酸混合,得到第二悬浊液;将第二悬浊液在120-130℃下水热氧化12-14h,抽滤、干燥,得到棕黄色二氧化锰;
5、s3、将s1中煤基活性炭与s2中二氧化锰混合,在100-150℃下进行水热反应,待冷却至室温,抽滤、干燥,得到二氧化锰复合煤基活性炭材料前驱体;
6、s4、将s3中二氧化锰复合煤基活性炭材料前驱体在300-350℃煅烧8-12h,得到二氧化锰复合煤基活性炭。
7、本专利技术一个较佳实施例中,所述褐煤煤粉为淖毛湖褐煤,粒径为100-200目。
8、本专利技术一个较佳实施例中,所述强碱性活化溶剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或几种。
9、本专利技术一个较佳实施例中,褐煤煤粉与强碱性活化溶剂的质量比为1:2-4。
10、本专利技术一个较佳实施例中,在所述s1中,煅烧温度为400-700℃,煅烧升温速率为3-10℃/min,保温时间为5-7h。
11、本专利技术一个较佳实施例中,在所述s2中,所述高锰酸钾溶液的质量浓度为1-3wt%,硝酸的浓度为14-20mol/l,高锰酸钾溶液和硝酸的质量比为1:0.01-0.015。
12、本专利技术一个较佳实施例中,在所述s3中,所述二氧化锰:煤基活性炭的质量比为3:8-12。
13、一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料的应用,所述二氧化锰复合煤基多孔炭材料基于上述所述的制备方法:所述二氧化锰复合煤基多孔炭材料在选择性去除水体中铅离子中的应用。
14、本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷,本专利技术具备以下有益效果:
15、(1)本专利技术提供了一种二氧化锰煤基复合多孔炭材料,通过氢氧化钾将淖毛湖褐煤活化后得到煤基多孔炭材料作为前驱体,以高锰酸钾溶液水热得到的二氧化锰为负载物,采用水热-氧化煅烧法制备二氧化锰复合煤基多孔炭材料,在一定条件下对水体中的铅离子进行静态批次吸附,吸附性能优异。
16、(2)本专利技术采用二氧化锰与表面含氧官能团丰富的煤基多孔炭材料相结合,提高了二氧化锰的利用率,且所得到的复合材料可以选择性去除水体中铅离子,操作简便,材料易得,去除效果显著,吸附剂可再生、循环利用。
17、(3)本专利技术选取400℃温度下煅烧得到的煤基活性炭粉末ck-400,与二氧化锰复合煤基多孔炭材料复合,得到具有较高的二氧化锰的负载量(23%)的复合材料,使得复合材料对于铅离子的吸附量最大。
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1.一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:所述褐煤煤粉为淖毛湖褐煤,粒径为100-200目。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:所述强碱性活化溶剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:褐煤煤粉与强碱性活化溶剂的质量比为1:2-4。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:在所述S1中,煅烧温度为400-700℃,煅烧升温速率为3-10℃/min,保温时间为5-7h。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:在所述S2中,所述高锰酸钾溶液的质量浓度为1-3wt%,硝酸的浓度为14-20mol/L,高锰酸钾溶液和硝酸的质量比为1:0.01-0.015。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征
8.一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料的应用,所述二氧化锰复合煤基多孔炭材料基于权利要求1-7中任一项所述的制备方法,其特征在于:所述二氧化锰复合煤基多孔炭材料在水体中选择性吸附铅离子的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:所述褐煤煤粉为淖毛湖褐煤,粒径为100-200目。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:所述强碱性活化溶剂为氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:褐煤煤粉与强碱性活化溶剂的质量比为1:2-4。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化锰复合煤基多孔炭材料制备方法,其特征在于:在所述s1中,煅烧温度为400-700℃,煅烧升温速...
【专利技术属性】
技术研发人员:樊星,李妍,刘意,姚雪亮,王晨,张琦,郭辰辰,龙波,王中奇,
申请(专利权)人:煤炭科学研究总院有限公司,
类型:发明
国别省市:
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