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一种磁性活化炭吸附材料及制备方法

发明公布  在审
申请(专利)号:CN201811501088.X国省代码:湖北 42
申请(专利权)人:湖北第二师范学院
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摘要:
一种磁性活化炭吸附材料及制备方法,以柚子皮为原料,采用磷酸对其进行浸渍活化,制备活化柚子皮基生物质,在此基础上掺杂磁性物质铁,制备出磁性柚子皮活化炭。通过对生物质炭进行红外光谱分析,发现其表面存在大量的羟基、C‑H、羰基等含氧官能团,并具有芳香环状结构,形成对吸附有利的条件;本发明将所制备的生物炭进行负载加磁,制备磁性生物炭材料,进而利用磁性物质把吸附剂快速有效的从溶液中分离出来,利于其脱附再生。

主权项:
1.一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,柚子皮洗净、晒干;步骤二,粉碎机进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用80~200目的筛子进行筛分;步骤三,将筛分后的粉末称取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:1~2用磷酸浸渍,搅拌均匀后,静置8~24小时;步骤四,浸渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制备活化柚子皮基生物质;将氧化铁加入该生物质中,分别在300℃~700℃下放入管式炉,通氩气隔绝氧气高温煅烧1~2小时,保温1~2小时,制备磁性活化炭吸附材料。


相似专利
静置 隔绝氧气 芳香环状 脱附 羰基 羟基 粉碎机 粉末 管式炉 筛子 筛分 磷酸 磨碎 磁性 破碎 研钵 研磨 用磷酸 生物炭 球磨机 球磨 煅烧 烧杯 烘箱 烘干 溶液 液体 浸渍活化 浸渍 活化炭 活化 水洗 氩气 氧化铁 柚子皮 晒干 搅拌 掺杂 对生 基生 固体 含氧 加磁 光谱 保温
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说明书

一种磁性活化炭吸附材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种吸附性材料,具体的说是一种磁性活化炭吸附材料及制备方法。

背景技术

生物炭是厌氧条件下,将生物质经过高温热解后生成的含碳固体。制备生物炭的
原料极为丰富,植物性、矿物性等含碳物质均可用于制备生物炭。该种物质含有60%以上的
碳,其余为H、O、N、S及一些微量元素。除具有高比表面积外,表面官能团十分丰富,包含羧
基、酚羟基、酸酐等多种基团,还含有大量的负电荷以及较高的电荷密度,化学和生物学稳
定性很高,可溶性极低。生物炭的这些基本性质使其具有吸附性能、催化性能和抗生物分解
能力,对金属离子及有机化合物具有很高的吸附能力,在农业、能源、环境等领域都有广泛
的应用。

我国生物质资源丰富、种类多样,近年来在国家大力发展绿色经济、提倡可持续发
展的理念下,有越来越多的学者把农林生物质作为生产生物炭的原料[3,5],使得这些废弃
物不再以简单的填埋、焚烧等方式处理,减轻对环境的污染,变废为宝,更充分、合理的利用
资源。

另一方面,生物炭及改性生物炭粉末较细,实际应用时较难从溶液体系中分离,对
其脱附再生有很大的影响,因此本申请将所制备的生物炭进行负载加磁,制备磁性生物炭
材料,进而利用磁性物质把吸附剂快速有效的从溶液中分离出来,利于其脱附再生。

柚子皮约占整个柚子重量的44%~54%,主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、
果胶和水分。这些成分表面含有大量的活性官能团,可与金属离子通过离子交换、螯合和络
合等方式结合。因此柚子皮可作为一种新型的吸附材料加以开发和利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁性活化炭吸附材料及制备方法,以解决上述问题的至
少一个方面。

根据本发明的一方面,提供一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,包括如下步骤:

步骤一,柚子皮洗净、晒干;

步骤二,粉碎机进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用80~200目的筛子进行筛
分;

步骤三,将筛分后的粉末称取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:1~2用磷酸浸
渍,搅拌均匀后,静置8~24小时;

步骤四,浸渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制
备活化柚子皮基生物质;将氧化铁加入该生物质中,分别在300℃~700℃下放入管式炉,通
氩气隔绝氧气高温煅烧1~2小时,保温1~2小时,制备磁性活化炭吸附材料。

根据本发明的另一方面,根据上述方法制备的一种磁性活化炭吸附材料。

本发明的有益效果是:本发明将所制备的生物炭进行负载加磁,制备磁性生物炭
材料,进而利用磁性物质把吸附剂快速有效的从溶液中分离出来,利于其脱附再生。

具体实施方式

实施例1

一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,包括步骤一,柚子皮洗净、晒干;步骤二,粉
碎机进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用80目的筛子进行筛分;步骤三,将筛分后的粉
末称取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:1用磷酸浸渍,搅拌均匀后,静置24小时;

步骤四,浸渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制
备活化柚子皮基生物质;将氧化铁加入该生物质中,分别在300℃、下放入管式炉,通氩气隔
绝氧气高温煅烧1小时,保温1小时,制备磁性活化炭吸附材料。

用该活化炭吸附材料进行铬离子的吸附实验,烧杯中加入50毫升50g/L的铬离子
溶液,分别加入0.1g柚子皮生物质、活化柚子皮基生物质、柚子皮基活性炭,恒温磁力搅拌
器中40℃吸附1小时,抽滤取清液,用分光光度计分析铬离子的浓度,计算铬吸附率。

记录表如下:



通过对生物质炭进行红外光谱分析,发现其表面存在大量的羟基、C-H、羰基等含
氧官能团,并具有芳香环状结构,形成对吸附有利的条件;另外,加磁后羰基双键断裂,芳构
化程度有所减弱,C-H的数量增加,-C-O键的峰强有所增强,并且在541cm-1处出峰明显,可
以判断为Fe-0伸缩振动峰,说明生物炭的磁化过程是成功的。

用该磁性活化炭对含铬废水进行吸附处理,铬去除率可达79.74%。

实施例2

一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,步骤一,柚子皮洗净、晒干;步骤二,粉碎机
进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用100目的筛子进行筛分;

步骤三,将筛分后的粉末称取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:1.2用磷酸浸
渍,搅拌均匀后,静置24小时;

步骤四,浸渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制
备活化柚子皮基生物质;将氧化铁加入该生物质中,分别在400℃下放入管式炉,通氩气隔
绝氧气高温煅烧1小时,保温1小时,制备磁性活化炭吸附材料。

用该活化炭吸附材料进行铬离子的吸附实验,烧杯中加入50毫升50g/L的铬离子
溶液,分别加入0.1g柚子皮生物质、活化柚子皮基生物质、柚子皮基活性炭,恒温磁力搅拌
器中40℃吸附1小时,抽滤取清液,用分光光度计分析铬离子的浓度,计算铬吸附率。

记录表如下:



通过对生物质炭进行红外光谱分析,发现其表面存在大量的羟基、C-H、羰基等含
氧官能团,并具有芳香环状结构,形成对吸附有利的条件;另外,加磁后羰基双键断裂,芳构
化程度有所减弱,C-H的数量增加,-C-O键的峰强有所增强,并且在541cm-1处出峰明显,可
以判断为Fe-0伸缩振动峰,说明生物炭的磁化过程是成功的。

用该磁性活化炭对含铬废水进行吸附处理,铬去除率可达83.22%。达到如实施例
1相同的效果。

实施例3

一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,步骤一,柚子皮洗净、晒干;步骤二,粉碎机
进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用120目的筛子进行筛分;步骤三,将筛分后的粉末
称取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:1.5用磷酸浸渍,搅拌均匀后,静置24小时;步骤
四,浸渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制备活化柚子皮
基生物质;将氧化铁加入该生物质中,分别在500℃下放入管式炉,通氩气隔绝氧气高温煅
烧1小时,保温1小时,制备磁性活化炭吸附材料。

用该活化炭吸附材料进行铬离子的吸附实验,烧杯中加入50毫升50g/L的铬离子
溶液,分别加入0.1g柚子皮生物质、活化柚子皮基生物质、柚子皮基活性炭,恒温磁力搅拌
器中40℃吸附1小时,抽滤取清液,用分光光度计分析铬离子的浓度,计算铬吸附率。

记录表如下:



通过对生物质炭进行红外光谱分析,发现其表面存在大量的羟基、C-H、羰基等含
氧官能团,并具有芳香环状结构,形成对吸附有利的条件;另外,加磁后羰基双键断裂,芳构
化程度有所减弱,C-H的数量增加,-C-O键的峰强有所增强,并且在541cm-1处出峰明显,可
以判断为Fe-0伸缩振动峰,说明生物炭的磁化过程是成功的。

用该磁性活化炭对含铬废水进行吸附处理,铬去除率可达82.85%。达到如实施例
1相同的效果。

实施例4

一种磁性活化炭吸附材料的制备方法,步骤一,柚子皮洗净、晒干;步骤二,粉碎机
进行破碎、球磨机球磨、研钵研磨,分别用00目的筛子进行筛分;步骤三,将筛分后的粉末称
取一定的质量放入烧杯中,按质量比1:2用磷酸浸渍,搅拌均匀后,静置24小时;步骤四,浸
渍后过滤掉上层液体,将固体样品水洗多次,放入烘箱烘干后磨碎,制备活化柚子皮基生物
质;将氧化铁加入该生物质中,分别在600℃~700℃下放入管式炉,通氩气隔绝氧气高温煅
烧1小时,保温1小时,制备磁性活化炭吸附材料。

用该活化炭吸附材料进行铬离子的吸附实验,烧杯中加入50毫升50g/L的铬离子
溶液,分别加入0.1g柚子皮生物质、活化柚子皮基生物质、柚子皮基活性炭,恒温磁力搅拌
器中40℃吸附1小时,抽滤取清液,用分光光度计分析铬离子的浓度,计算铬吸附率。

记录表如下:



通过对生物质炭进行红外光谱分析,发现其表面存在大量的羟基、C-H、羰基等含
氧官能团,并具有芳香环状结构,形成对吸附有利的条件;另外,加磁后羰基双键断裂,芳构
化程度有所减弱,C-H的数量增加,-C-O键的峰强有所增强,并且在541cm-1处出峰明显,可
以判断为Fe-0伸缩振动峰,说明生物炭的磁化过程是成功的。

用该磁性活化炭对含铬废水进行吸附处理,铬去除率可达82.80%。达到如实施例
...

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图1
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