[发明专利]制备纳米α-Fe2O3改性活性炭的方法及其用途

说明书

本发明涉及一种活性炭，并公开了一种制备纳米α‑Fe₂O₃改性活性炭的方法及其用途，制备方法是：a.在稀硝酸中处理活性炭，用水和无水溶剂洗涤，并在60至80℃下干燥，以获得处理过的活性炭；b.提供在无水溶剂中的、溶液浓度为167至835mol/L的FeCl₃溶液，并且以250至1250mol/L的浓度加入尿素，并搅拌以均匀混合；c.将从步骤b获得的溶液转移到可加高压容器中，加入从步骤a获得的处理过的活性炭，并且搅拌；d.在150至180℃的范围内的温度下加热来自步骤c的可加压容器以获得加工过的活性炭；和e.用无水溶剂洗涤从步骤d获得的加工过的活性炭，并在60至80℃下干燥，以获得纳米α‑Fe₂O₃改性活性炭。本发明中获得的α‑Fe₂O₃改性活性炭不仅可保留纳米材料的固有特性，还可增强其稳定性，可高效地吸附饮用水中的重金属铬和砷，适于反应器操作，并且具有诸如易控制反应、操作简便和维护方便等特点，故具有非常广阔的市场应用和发展前景。

技术领域

本发明涉及一种活性炭，特别地涉及一种制备改性活性炭的方法及其用途。

背景技术

目前，工业如冶金、电解、制药、油漆、合金和电镀制造每年都要排放大量含有铬和砷的工业废水。该废水中的铬、砷及其化合物可富集在鱼类和其他水生生物中，并通过水的消耗和食物链对人类和周围的生态系统造成严重危害。因此，如何减少铬和砷的有害污染这一问题已成为迫切需要解决的环境问题。

作为多孔非极性吸附剂，活性炭因其特殊的孔结构而具有巨大的比表面积，并且丰富且价廉，因此是目前水处理中最广泛使用的吸附剂之一。它具有良好的吸附性和稳定的化学性质，可承受强酸和强碱，可承受浸水、高温和高压的影响，也可通过活化再生。

含铁吸附剂具有良好的吸附阴离子和阳离子的能力。其中主要吸附组分为单质铁的吸附剂的开发、制造和应用已引起市场的广泛关注。其中，纳米铁(包括零价铁、氧化铁和磁铁矿颗粒等)由于其优点如小尺寸、大表面效应和强吸附能力而在含有铬和砷的废水的处理中受到广泛的密切关注。然而，粉末状纳米铁颗粒很小，容易失活并在水中聚集，因此难以回收和再利用。

发明内容

本发明的第一个方面提供了一种制备纳米α-Fe₂O₃改性活性炭的方法，该方法包括以下步骤：

a.在稀硝酸中处理活性炭，用水和无水溶剂洗涤，并在60至80℃下干燥，以获得处理过的活性炭；

b.提供在无水溶剂中的、溶液浓度为167至835mol/L的FeCl₃溶液，并且以250至1250mol/L的浓度加入尿素，并搅拌以均匀混合；

c.将从步骤b获得的溶液转移到可加高压容器中，加入从步骤a获得的处理过的活性炭，并且搅拌；

d.在150至180℃的范围内的温度下加热来自步骤c的可加压容器以获得加工过的活性炭；和

e.用无水溶剂洗涤从步骤d获得的加工过的活性炭，并在60至80℃下干燥，以得到纳米α-Fe₂O₃改性活性炭。

本发明的第二个方面提供了一种通过第一个方面的方法获得的纳米α-Fe₂O₃改性活性炭(2)。

本发明的第三个方面提供了一种滤芯，其包括滤芯体和纳米α-Fe₂O₃改性活性炭，其中所述纳米α-Fe₂O₃改性活性炭通过第一个方面的方法制备并填充在滤芯体中。

本发明的第四个方面提供了纳米α-氧化铁(III)在基于活性炭的过滤器中用于吸附重金属的用途。