[发明专利]一种降解有机染料的生物质磁性炭材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性炭材料，尤其涉及一种降解有机染料的生物质磁性炭材料。

背景技术

由于活性炭具有孔状结构、比表面积大、吸附性强、对有毒物质敏感性差等优点，因此，活性炭在现有污水处理中有很好的应用前景。后来由于负载铁氧化物使活性炭具有磁性而有利于回收等，使得磁性炭成为研究热点。张朝红（申请号201110106626.7）等将活性炭浸泡在铁盐、镍盐溶液中，磁力搅拌10~13h，过滤，洗涤、干燥、再煅烧得到产品。这种由商品活性炭直接负载四氧化三铁而得到的磁性炭，使得负载上的四氧化三铁在污水处理过程中容易浸出，造成催化性能大大降低，同时降低了重复使用效果，不但消耗大量的商品活性炭，而且增加了制备成本，同时间接地对树木的滥砍滥伐，环境的破坏带来一定影响。

生物原料主要是指在农业生产或者农产品加工过程中产生的农业废弃物。我国是农业大国，每年有数亿吨的农业废弃物产生，这些农业废弃物有的返田作为肥料，有的直接就地焚烧，不仅会对环境造成很大的的污染更是对资源的浪费。因此，使用农业废弃物来制备磁性炭成为热点。张付申（申请号200910080168.7）等将生物质，氯化铁、氯化锌以20:1:10的质量比组成的混合液中60℃下活化6h，在N₂保护下，以5℃/min升温速率加热至700℃，再经过酸洗、碱洗等得到产品。陈宝梁（申请号200910100973.1）等将生物质投入到铁盐的溶液中，要求二价铁离子和三价铁离子的摩尔比为1:2~2:1，使用NaOH溶液调节pH为9~10，在100~700℃，氮气保护下进行炭化。这两种制备方法，需要加入碱土金属或者调节pH而活化，因此炭化后还需要进一步洗涤处理，并且制备出的磁性炭仅用于吸附水中有机染料，这只是物理吸附，不能彻底去除水中有机染料，制备出的磁性炭的孔径单一等。王建龙（申请号200910090616.1）等采用预处理过的活性炭为负载材料，利用活性炭多空隙的特征反应产生的纳米零价铁颗粒充分地分散并负载在活性炭上，同时通入氩气和超声波仪辅助分散，加强纳米颗粒的分散作用，从而得到活性炭负载纳米铁材料。这种制备方法工艺繁杂、成本大大的增加。

还有一些使用生物废弃物为原料制备磁性炭，一般使用活化-负载-再活化-再负载等方法在生物废物上负载铁的氧化物，这种先炭化再负载、再炭化的制备过程比较复杂，增加了材料的制备成本。例如陈雪刚（申请号201110152183.5）等从农业废弃物制备Si/C磁性炭微纳米轻质复合材料。具体步骤为：将农业废弃物粉碎----隔绝空气煅烧---与金属还原剂粉末混合---再隔绝空气煅烧---在盐酸溶液中浸泡---水洗固相烘干---浸泡到金属盐溶液中---烘干---再煅烧---再高温还原得到产品。这种材料制备成本高、工艺复杂，不适合大批量制备用于污水处理工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种价格低廉、高效的降解有机染料的生物质磁性炭材料。

为解决上述问题，本发明所述的一种降解有机染料的生物质磁性炭材料，其特征在于：该材料由生物原料与铁前体按2kg~20kg：1kg的比例混合制成。

所述铁前体为草酸铁铵，或草酸铁铵与硝酸钴、硝酸镍、硝酸铜、硝酸锰、硝酸铈中的一种组成的混合物。

所述生物原料是指花生壳、秸秆、玉米芯、果壳中的一种。

如上所述的一种降解有机染料的生物质磁性炭材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴按配比称重；

⑵将生物原料粉碎至100~200目，得到粉碎后的原料；

⑶将铁前体按1kg: 10L~70L的比例溶于水中，得到含有铁前体的水溶液；

⑷将所述粉碎后的原料充分浸泡在所述含有铁前体的水溶液中，6~10h后得到浸渍后的原料；

⑸所述浸渍后的原料在60~100℃温度下烘干至恒重，得到干燥的原料；

⑹将所述干燥的原料平铺到石英小舟中，压紧，放入旋转式管式炉中，在N₂保护下，以2~3℃/min的升温速率升温至400~500℃，保温20~30min，继续升温至750~800℃，保温60~80min，2h~8h后将炉温降至室温，即得磁性炭材料。