[发明专利]一种花生壳基磁性活性炭的制备方法

说明书

一种花生壳基磁性活性炭的制备方法，其方法包括取一定质量花生壳原料，加入一定质量磁性剂，按原料花生壳与ZnCl₂质量比为1:2的比例浸渍于ZnCl₂溶液中，搅拌均匀，浸渍一段时间后放入105℃烘箱中烘干，称取一定质量烘干物料置于电阻炉中在一定真空度和活化温度下活化一段时间。实验结束后取出产物于沸水中煮半个小时，用去离子水水洗至中性后，过滤、烘干、研磨即得磁性活性炭产品。本方法具有制备工艺简单、成本低廉、节能环保等优点，且制备的磁性活性炭具有磁性能优良、磁性物质不易脱落、吸附性能优良的优点。

技术领域

本发明属于环境保护，废弃资源综合利用领域，涉及一种磁性活性炭的制备方法及由该方法制备的磁性活性炭。

背景技术

农林废弃物来源于植物，主要是由C、H、O、N等组成，是植物光合作用的产物，具有可再生性、可持续性。我国是一个农林生产大国，农林资源丰富，在我国农林废弃物除了一部分用来发电等能源化利用外，还有很大一部分被遗弃或者焚烧，利用废弃生物质来制备活性炭不仅可以减小环境压力，还可以增加经济效益。

活性炭因其高比表面积，丰富的孔结构，优良的吸附性能被广泛应用于各个领域，如医疗制药，化工生产，环境污染等。但活性炭运用于这些领域时，往往存在着回收困难的问题，目前广泛运用的回收活性炭的方法主要为沉淀法和浮选法，这些方法只能回收大颗粒活性炭，但对于小颗粒活性炭的回收效果不佳，吸附了有害物质的活性炭会造成水体的二次污染，加大了环境压力。磁选技术经过几十年的发展，技术已经相对成熟，但活性炭一般不具有磁性，将活性炭赋磁，使活性炭具有磁性，利用磁选法回收活性炭，该方法不仅操作简单，且活性炭的回收率很高，可以有效避免废活性炭对水体的二次污染问题。但国内外制备磁性活性炭发明技术比较复杂，生产成本高，且磁性物质容易脱落，如专利申请号201410596141.4，名称为“桉树基磁性活性炭的制备方法”，专利申请号201410145644.X，名称为“一种生物质基磁性活性炭的制备方法”。前一个专利公开的制备磁性活性炭的方法为：先将桉树块400℃进行炭化，再将桉树炭与活化剂、磁性剂按一定比例混合，浸渍一段时间后烘干放入温度为600～900℃的马弗炉中活化60～120min，洗涤、干燥、研磨得到桉树基磁性活性炭。在桉树炭：K₂CO₃：FeCl₃质量比为1:1.5:1，浸渍时间为7小时，活化温度为800℃、活化时间为60min时，制备得到的磁性活性炭亚甲基蓝吸附值为400.05mg/g，碘吸附值为655.627mg/g，饱和磁化强度为28.67emu/g。后一个专利公开的技术方法为：将农林废弃物酸处理后与铁前体一起加入到多元醇溶液中在270℃～280℃条件下限氧热解或者水热炭化得到磁性生物炭基体，其中铁前体乙酰丙酮铁或羰基铁180℃分解成磁性纳米材料Fe₃O₄后负载于生物炭基体上，然后在氮气保护下500℃烧结制得磁性纳米颗粒。制备得到的磁性纳米颗粒比表面积最大为130.34m²/g，孔容体积最大为0.1522cm³/g。以上两种方法都采用“两步法”制备磁性活性炭，且前一个专利的方法制备过程需要的温度很高，不仅制备工艺复杂，而且高的制备温度大大增加了生产成本，吸附性能也不理想。后一个专利制备磁性活性炭的方法制备的磁性纳米颗粒比表面积及孔容积都较小。再如专利申请号为200910077154.X，名称为：“一种磁性活性炭的制备方法和该磁性活性炭”专利所述制备磁性活性炭的方法为：先将煤质原料、磁性添加剂、粘结剂和表面活性剂充分混合成混合物、加压成型并干燥，再将干燥后的成型物在400～700℃温度进行炭化处理制成炭化物，然后在700～1000℃温度下将炭化物活化制备成磁性活性炭，该方法使用了粘结剂，容易造成堵孔，进而降低活性炭的吸附性能，碘值为700mg/g左右。

综上所述，目前制备磁性活性炭主要存在着制备温度高；不够经济；制备工艺复杂；制备的磁性活性炭磁性能不佳，并且磁性物质易脱落和吸附性能不佳等问题。虽然目前有研究发明一步法制备磁性活性炭，但为了生成磁性物质在准备物料阶段需进行水热处理，加入了如氢氧化钠等碱性试剂，使物料准备阶段复杂且增加了制备成本。