[发明专利]一种耐酸型油茶壳基磁性活性炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐酸型油茶壳基磁性活性炭及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：将油茶壳、活化剂和水混合浸渍，干燥后进行高温炭化活化处理得到油茶壳基活性炭，将磁性颗粒、硅烷偶联剂与醇溶剂混合处理后得改性磁性颗粒，将油茶壳基活性炭、改性磁性颗粒与表面活性剂混合得到耐酸型油茶壳基磁性活性炭。本发明通过硅烷偶联剂在磁性颗粒表面水解形成具有耐酸性的无机二氧化硅层，在1～2mol/L盐酸溶液浸泡24h后，铁溶出量小于1％，具有良好耐酸性效果，且外加磁场可实现吸附剂的快速回收，使得吸附剂1min内的回收率可达90％以上，节约制备成本的同时省去了对吸附剂的离心分离时间。

技术领域

本发明涉及生物质基活性炭技术领域，更具体地，涉及一种耐酸型油茶壳基磁性活性炭及其制备方法。

背景技术

活性炭由于其发达的孔隙结构、大的比表面积、丰富的表面官能团和强吸附特性，被广泛应用于污染物吸附领域。目前制备活性炭的原料主要为煤炭类、石油原料、木质类等。木质类原料由于具有来源广泛，价格低廉，碳含量丰富等优势，是制备活性炭的优良材料。油茶是我国特有的木本油料树种，与油橄榄、油棕、椰子并称世界四大木本油料。我国油茶资源十分丰富，在茶油生产过程中会得到大量的油茶壳副产物，由于缺乏有效的利用手段，油茶壳的利用率极低，一般只是用来作为燃料或者肥料，造成了极大的资源浪费，如果将其作为制备活性炭的原材料加以利用，既促进了茶油加工副产物的综合利用，提高产品附加值，也缓解了传统活性炭原料短缺的压力，具有很好的研究价值和发展前景。

工业上传统的分离回收活性炭的方法即过滤法，然而，传统过滤法容易导致筛网堵塞、固液分离难、活性炭重复利用率不高等棘手的问题，从而在一定程度上限制了活性炭的应用。因此，如何实现活性炭的快速有效回收己经成为活性炭领域急需解决的关键问题。

近年来，通过在吸附剂材料上负载磁性物质制备磁性吸附剂是解决上述问题的途径之一。磁性吸附剂是吸附剂与磁性纳米颗粒的复合材料，具有分离方便、分离时间短等优点。磁性吸附剂的制备采用了不同形状、不同官能团的磁性纳米粒子。但是，裸露的磁性颗粒容易团聚，导致磁性吸附剂的收率和吸附效率下降。另一方面，磁性颗粒容易被强酸氧化或腐蚀，导致磁性能降低，磁性吸附剂难以回收、重复利用率低。因此，制备耐酸型磁性吸附剂是很有必要的。例如，专利文献CN107930590A公开了一种高效耐强酸型活性炭吸附剂及其制备方法。具体是，把绿脓杆菌、酵母菌和黑曲霉三者混合发酵培养，将分泌产生的脂肪酶液与所制柚子皮磁性活性炭混合，该脂肪酶液在强酸性条件下能够保持很高的活性，能够耐强酸。所制备的活性炭吸附剂在强酸性废水中，能够达到较高的吸附去除率，使废水中COD的去除率高达82.1％，Cu²⁺的去除率高达93％，Pb²⁺的去除率高达85％。该发明所制活性炭吸附剂耐酸性好，但需要制备耐酸型脂肪酶液，制备成本高，操作复杂，难以实现工业化应用。

综上，近年来，活性炭的回收利用方法及其耐酸性的提高均较传统方法有了一定的改善，但仍存在一定的问题。因此本发明设想提供一种可以利用简单工艺制备出具有强耐酸性、优良吸附能力及重复利用率高的活性炭材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有磁性吸附剂在强酸性条件下吸附效果差的不足，提供一种耐酸性能优良的油茶壳基磁性吸附剂的制备方法。

本发明的目的是提供一种耐酸性强、比表面积大、吸附能力好、磁性能强的耐酸型油茶壳基磁性活性炭的制备方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种耐酸型油茶壳基磁性活性炭的制备方法，包括如下步骤：

S1.油茶壳基活性炭制备：将油茶壳、活化剂和水混合浸渍，干燥至恒重后进行高温炭化、活化、洗涤、干燥处理，即得油茶壳基活性炭；