[发明专利]一种磁性活性炭的制备方法和该磁性活性炭

说明书

技术领域

本发明涉及活性炭以及活性炭的制备的技术领域，尤其涉及一种磁性活性炭的制备方法和该磁性活性炭。

背景技术

活性炭具有孔隙发达、比表面积大、吸附容量高、表面上含有多种官能团、具有催化活性、性能稳定和可以再生等诸多优点。所以，作为一种近乎“万能”的材料其在国防、化工、能源、食品、医药、环保等领域得到了日益广泛的应用。与此同时，使用后的活性炭分离和回收等的后续问题日益凸显，已经严重影响到活性炭应用的技术经济指标和应用范围。在有些情况下，这些后续程序甚至决定了活性炭的适用性。例如，应对水源水的突发污染事件，投加活性炭是经济、有效的解决方法，然而，由于难以对使用后活性炭进行有效的回收，散落、沉降于水体中吸附了有毒、有害污染物的活性炭对环境、生态的影响将是持久且难以预料和控制的。再如，一座采用活性炭炭浆法提金工艺、年产2吨黄金的选矿厂，每年因为难以经济有效地回收吸附了黄金的活性炭碎屑，造成的黄金流失达40～70公斤，全国每年仅此一项就损失3吨以上的黄金。

实践证明，对活性炭赋磁是解决使用后活性炭回收的有效方法。目前，可回收的磁性活性炭的制备不仅是活性炭生产行业，也是国防、化工、环境、能源及医学等领域普遍关注的热点和难题。

迄今，磁性活性炭的制备方法都是以成品活性炭为原料，采用粘结、混合、吸附或碾磨等方法，把磁性材料(或磁性材料的前体)与活性炭进行“物理-机械”式的结合，制成炭/磁复合材料。这些方法普遍存在着工艺复杂、成本高、活性炭吸附能力下降、磁性体易脱落、磁性能不稳定等问题，更不能实现活性炭孔结构和吸附性能的调控。如专利权人为中国科学院金属研究所、发明人为王崇琳、申请号为90106471.8、名称为“磁性炭及以其为吸附剂的黄金提取法”的发明专利，该专利披露的技术方案为：将成品活性炭在含铁、钴、镍盐的溶液中浸渍后，再于草酸铵溶液中浸渍，最后在600℃～1200℃下通入H₂或N₂进行磁化处理，从而制备了具有磁性的活性炭，该“二步法”工艺复杂(包括制备活性炭和活性炭赋磁二个工艺)、条件苛刻、成本高，而且制成的活性炭的孔隙易堵塞而使吸附性能大大下降；再如专利权人为中国科学院生态环境研究中心、发明人为曲久辉等人、申请号02149357.X、名称为“一种用于水处理的磁性活性炭的制备方法”的发明专利，该专利披露的技术方案也是将磁性材料与活性炭进行复合形成磁性活性炭复合物。再如申请号为05/422,417、申请日为1973年12月6日、专利号为US3,950,267、发明人为Arakawa等人、名称为“活性炭制备方法”(Process for producing activated carbon)的美国专利，该专利虽然采用在煤等有机材料中添加铁、铜、锰、镍等元素的氧化物的方法来制备活性炭，但其最终目的是通过将活性炭和添加的金属氧化物分离的方法造孔，进而改善活性炭的吸附性能，制备的活性炭并不具有磁性。

综上所述，按现有磁性活性炭制备方法所得活性炭的磁强度低、磁性能不稳定，不仅难以实现对炭/磁复合材料的孔结构和吸附性能进行有效的调控，甚至还由于向成品活性炭中引入磁性物造成的堵孔效应，大大降低活性炭的吸附能力。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种既能调控活性炭的孔结构及吸附性能、又能赋予活性炭磁性的制备磁性活性炭的方法以及由该方法制备的活性炭。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种磁性活性炭的制备方法，包括如下步骤：

工序A、将煤质原料、磁性添加剂、粘结剂和表面活性剂充分混合成混合物、加压成型并进行干燥的工序；

工序B、将干燥后的成型物在400～700℃温度进行炭化处理制备炭化物的炭化工序；

工序C、在700～1000℃温度，将炭化物用活化剂活化制备磁性活性炭的活化处理工序；

其中，所述工序A中煤质原料包括无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤中的一种或者一种以上的混合物；所述的粘结剂包括煤焦油、沥青、重油或糖蜜中的一种或者一种以上的混合物；所述活化处理工序中的活化剂是包含水蒸气和/或二氧化碳的气态混合物。

所述工序A中的磁性添加剂包括含有铁、锰、镍或钴元素的单质或化合物或混合物。磁性添加剂中化合物或混合物包括含磁金属元素(铁、锰、镍或钴等金属元素)的氧化物和/或有机金属盐和/或无机金属盐。

所述工序A中的煤质原料、磁性添加剂、粘结剂和表面活性剂的重量比为(1～100)∶(1～50)∶(25～65)∶(0.1～1)。

所述工序A包括：