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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。


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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