[发明专利]一种高效再生活性炭的制备方法

说明书

一种高效再生活性炭的制备方法，其特征在于：包括活性炭制备、磁性复合和再生处理，具体是以藜麦秸秆为原料制备多级孔活性炭材料，再进行磁性复合，形成磁性活性炭复合材料，重复利用时进行再生处理；所述再生处理是将吸附了罗丹明b的活性炭高温煅烧即得。本发明制备的活性炭大幅提高了对罗丹明b的吸附容量，平衡吸附容量为1610.8 mg/g，为市售商品粉末活性炭（天津津北精细化工厂）的8倍。与磁性四氧化三铁复合后，活性炭仍然可以保持平衡吸附容量为1506.0 mg/g。经过再生处理重复使用5次后，染料去除率仍然可以达到95%，重复10次以后，染料去除率仍然可以达到85%以上。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，具体涉及一种高效再生活性炭的制备方法。

背景技术

对于废水中合成染料的不同处理技术已经有很多的研究报道了，包括混凝沉淀、膜分离、化学氧化、好氧、厌氧微生物降解、吸附法等。然而，混合凝沉法去除合成染料的方式成本较高且需要添加大量的化学试剂，如明矾、或者一些复合有机材料的混凝剂等；膜分离法与生物降解法需要很高的成本，且限制太多，不易操作；大多数化学氧化法处理染料都需要添加催化剂以及维持在紫外的照射下，催化剂多为金属氧化物，制造成本很高，且氧化降解产物多为有毒、有害、致癌物质。相比较于这些处理方法，吸附法因其原理简单，操作方便具有其它处理方法无法比拟的优势。活性炭是最广泛使用的吸附剂，因为它具有巨大表面积，可用于吸附多种有害物质。大多数的活性炭的原料为煤、沥青、高分子聚合物等，尽管上述原料料已经成功制备活性炭材料，但是最大的障碍是所用原料不可再生或再生性差。当今活性炭的应用前景越来越广泛，对其需求量也越来越大，利用可再生原料制备活性炭且降低其成本更具有意义。

目前市场上销售的商品活性炭价格较高，且吸附效果较为一般，以天津津北精细化工厂生产的粉末活性炭为例，在30℃、 150rpm下在 400mg/L的罗丹明b溶液中60min时的吸附容量仅为200mg/g左右。不仅如此，目前活性炭使用后，如果不及时回收以及再生，将会成为新的污染源。

随着藜麦总产量逐年提升，藜麦秸秆产量与存量仍在与日俱增，来源广，价格便宜，一直是藜麦秸秆作为可再生工业原料的优点。据已知文献报道，藜麦秸秆主要组成成分为纤维素、半纤维素、木质素以及少量灰分，不同植物的木质纤维素组成及结构不同，藜麦秸秆中木质素含量较低，与半纤维素、纤维素特殊交织形成细胞壁结构不稳定，制备活性炭时容易出现碳结构垮塌、孔结构尺寸基本为介孔甚至大孔，且孔结构分布不均匀，进行磁性复合困难，磁性复合后吸附性能严重降低，再生利用效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效再生活性炭的制备方法，制备的磁性复合活性炭对罗丹明b的吸附性能优异，再生重复利用稳定性好。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高效再生活性炭的制备方法，其特征在于：包括活性炭制备、磁性复合和再生处理，具体是以藜麦秸秆为原料制备多级孔活性炭材料，再进行磁性复合，形成磁性活性炭复合材料，重复利用时进行再生处理；所述再生处理是将吸附了罗丹明b的活性炭高温煅烧即得。

进一步，上述活性炭制备具体是将藜麦秸秆预处理，进行高温碳化，与NaOH混合后，进行高温活化，再进行酸洗，最后干燥、研磨。

进一步，上述预处理具体是藜麦秸秆清洗干净，放置80 ℃恒温干燥箱彻底干燥，将已干燥彻底的藜麦秸秆粉碎，过100目标准筛备用。

进一步，上述高温碳化是将预处理后的藜麦秸秆粉末放置管式炉内，在氮气保护的条件下，以5 ℃/min的升温速率升温至460-500 ℃炭化，炭化时间为60-80分钟。

进一步，上述高温碳化后，取藜麦秸秆炭与NaOH按照1：1-5的质量比例研磨混合均匀，将混合物转移至管式炉内，按照10℃/min的升温速率将活化温度升至为600-750℃，保温30-90分钟。