[发明专利]棉废料基磁性活性炭的制备方法

说明书

本发明公开了一种棉废料基磁性活性炭的制备方法，本方法将棉废料剪切得到棉废料样品，配制氯化亚铁溶液后浸渍棉废料样品，得到棉废料浸渍样品；放入干燥箱中干燥后置于管式炉中，在高纯度保护气体作用下按设定的活化温度和活化时间对棉废料浸渍样品进行炭化、活化，待冷却至室温后取出；放入特定盐酸并加热至微沸后过滤，用特定水样漂洗，直至滤出液的pH值达到设定值；随后放入烘箱中干燥得到具有磁性的活性炭。本方法克服现有活性炭制备中原料成本高、活化剂毒性、回收困难、重复利用率低、工艺繁琐等缺陷，本方法以棉废料为原料，以氯化亚铁为活化剂，同步炭活化快速制备磁性活性炭，具有原料成本低、活化剂绿色无毒、回收重复利用率高等特点。

技术领域

本发明涉及一种棉废料基磁性活性炭的制备方法。

背景技术

中国是世界上最大的纺织品服装生产和出口国，随着纺织行业的发展，所产生的废旧纺织品也会随之增多。据估计，在2020年我国废旧纺织品产量约2200万吨，其中，废旧天然纤维约700万吨，占总存量的31.8%。如此高额的产量，若不能得到有效治理，将会对环境造成重大影响，同时，对纤维资源而言也是一种巨大浪费。当前，国内外关于废旧天然纤维回收再利用的方法主要有两种，能量回收法和物理回收法。其中，能量回收法是指通过对废旧天然纤维焚烧以获得热能，并应用于火力发电等，但在焚烧过程中，会产生大量有毒有害气体，严重污染环境，因而并不能长期使用。物理回收法则是通过机械或手工操作对废旧天然纤维进行切割、剪裁，而后重新加工织造；在回收过程中，会使得纺织品的长度变短，机械性能降低，不利于后续使用，且在切割过程中，又会生成新的二次废料，使得回收率变低。因此，如何对废旧天然纤维加以充分的资源化利用是当前研究的一大重点。

活性炭以其良好的吸附性能广泛应用于污废水处理领域，在活性炭制备过程中，原料的选取十分重要。当前，我国活性炭的制备原料主要为煤炭和木材，随着不可再生资源的枯竭和能源危机的加剧，急需开发成本低廉且绿色环保的活性炭生产原料。而棉废料的含碳量高，来源广泛，是一种理想的活性炭原料。

专利文献（CN105384170A）公开了一种在熔盐介质中利用废旧纺织纤维材料制备活性炭的方法，其以废旧纺织纤维为原料制备出活性炭；专利文献（CN106564899A）公开了一种利用废旧棉纺织品制备二氧化钛/活性炭电极材料的方法，其以废旧棉纺织品为原料制得活性炭电极材料。

活性炭的比表面积是其重要特性之一，直接决定其应用价值。因此，制备高比表面积的活性炭一直是广大学者的研究重点。专利文献（CN105642228A）公开了一种用于吸附烟气中CO₂的活性炭的制备方法，其以蔗渣为原材料，先用ZnCl₂浸渍一定时间，在真空马弗炉中高温活化，然后用酸冲洗，蒸馏水洗至中性，烘干得到一般活性炭；将制备好的一般活性炭与KOH按照一定的比例研磨均匀，放入真空马弗炉中高温活化，然后用酸冲洗，蒸馏水洗至中性，烘干得到最终活性炭吸附剂，其比表面积高达2170 m²/g。为了提高活性炭的比表面积，该方法相继用了两种活化剂对原料进行活化，先采用ZnCl₂活化后再采用KOH二次活化；选用这些传统活化剂制备活性炭，虽然工艺较为成熟，但活化剂本身的毒理特性不仅会对环境造成巨大的污染，更会对生产作业人员的身体健康造成严重危害。因此，有必要寻求新型无毒的替代品，铁盐活化剂就是其中的典型代表。