[发明专利]一种磁性活性炭的制备方法和应用

说明书

本发明提出一种磁性活性炭的制备方法和应用，制备方法步骤如下：步骤1：将棉纺织废料洗净、干燥、剪碎后，得到废料样品；步骤2：将氯化亚铁溶解于乙醇中，得到乙醇‑氯化亚铁溶液；步骤3：将废料样品置于乙醇‑氯化亚铁溶液内中密封浸渍，取出后进行干燥，得到浸渍样；步骤4：将浸渍样置于氮气中进行热解，冷却至室温后取出，得到热解样；步骤5：将热解样置于盐酸溶液中加热煮沸，取出热解样清洗后烘干，得到磁性活性炭。磁性活性炭应用于吸附去除水溶液内的六价铬。在本申请中,通过上述制备方法提高活化剂的利用效率，同时能够一步热解，同步炭化活化后并赋磁，以制备得到磁性稳定的磁性活性炭，降低了制备成本，并简化了制备工序。

技术领域

本发明涉及能源化工领域，尤其涉及一种磁性活性炭的制备方法和应用。

背景技术

棉纺织废料是棉纺织品在加工制造过程中产生的废弃棉料。随着我国棉纺织工业的飞速发展，棉纺织废料的产生量逐年增长。目前，焚烧和填埋是处理棉纺织废料的主要手段，但其在应用过程中往往伴随大量污染物的释放，对环境造成严重危害。因此，亟需寻找一种绿色环保的处理处置方法。而棉纺织废料具有较高的碳含量，将其作为原材料制备活性炭被认为是一种高效的废物资源化方法，同时能够降低活性炭的制备成本。

化学活化法是当前常用的活性炭制备方法。传统化学活化剂如磷酸、氢氧化钾及氯化锌等，能够活化制备具有较高比表面积的活性炭，但其一般具有毒性大、腐蚀性强以及活化剂成本高等缺点。近年来，氯化亚铁凭借其低成本、无毒无害及活化效率高等优势成为新兴的化学活化剂，被广泛应用于制备活性炭。目前氯化亚铁活化剂仍存在利用率较低、用量较大的问题，为制备得到较高品质的活性炭，活化剂与原材料之间的质量比一般大于2:1。影响氯化亚铁利用率的主要因素为浸渍过程中活化剂与原材料之间的接触程度。而相比水溶液，有机溶剂与棉材料之间具有更高的亲和性，将氯化亚铁溶解于有机溶剂，可显著提高其在棉材料上的分散性，有利于其充分接触并渗入棉材料，从而提高氯化亚铁的浸渍效率和利用率。此外，在实际应用过程中，活性炭的回收和重复利用是限制其发展的主要因素。氯化亚铁活化制备所得活性炭可负载或嵌入多种具有磁性的铁氧化物，被赋予磁性的活性炭可通过磁分离技术从溶液中有效分离。

专利(CN103406094A)公开了一种磁性污泥基活性炭的制备方法，其以城市污水处理厂剩余污泥为主要原料，经氯化铁和氯化亚铁混合溶液浸泡活化后，在快速搅拌下加入氨水，烘干后在马弗炉中高温热解得到磁性污泥基活性炭，该材料可有效吸附去除溶液中的二价铜和二价铅。专利(CN107774232A)公开了一种含炭球的磁性活性炭混合物及其制备方法，其将苯酚树脂加入到三氯化铁和二氯化铁的混合溶液，在氮气氛围下反应碳化得到含碳球的磁性活性炭，再与活性炭粉末、三氯化铁和二氯化铁反应陈化，得到含炭球的磁性活性炭混合物。专利(CN107159123A)公开了一种磁性活性炭的制备方法，该方法首先利用氯化锌为活化剂，以纤维素和尿素为原料，高温热解制备得到步活性炭，然后与氯化铁和硫酸亚铁溶液混合，利用超声共混负载、低温水热碳化等方法制备得到磁性活性炭。上述磁性活性炭的制备过程复杂，并且需要加入大量的活化剂，其活化剂与原材料的比例高达3.3～4:1，显著增加了磁性活性炭的制备成本。此外，先得到活性炭，再对其进行赋磁的方法制备的磁性活性炭工序繁琐，制备得到的磁性物质负载在活性炭表面，容易被氧化，磁性不稳定。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种磁性活性炭的制备方法和应用，降低制备成本,简化制备工序,提高活化剂的利用效率,一步热解同步炭化活化并赋磁。

为了实现上述目的，本发明提出一种磁性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将棉纺织废料洗净、干燥、剪碎后，得到废料样品；

步骤2：将氯化亚铁溶解于乙醇中，得到乙醇-氯化亚铁溶液；

步骤3：将所述废料样品置于所述乙醇-氯化亚铁溶液内中密封浸渍，取出后进行干燥，得到浸渍样；