[发明专利]一种磁性活性炭的制备方法及由该方法制备的磁性活性炭

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁性活性炭的制备方法及由该方法制备的磁性活性炭。

背景技术

活性炭具有高比表面积、吸附性能好、易再生、表面含有丰富官能团、催化性能好和化学性能稳定等优点，在环保、国防、化工、食品等领域都得到了广泛的应用。活性炭可由含碳丰富的物质制得。我国每年都要产生大量的废弃生物质，且这些废弃生物质含碳量高，是制备活性炭的优良原料。

但活性炭使用后的回收与利用是活性炭应用领域需要解决一个难题。目前，回收活性炭的方法主要有微孔过滤法、沉降法。其中微孔过滤不能选择性截留，建设成本、运行费用也比较高；沉降法只能回收大颗粒活性炭，且回收过程容易混入其它杂质。

磁选法是最近展的一种新的回收方法。目前，制备磁性活性炭的方法主要有粘接法、浸渍法、混合法、磁化剂法。粘接法、浸渍法、混合法制备的磁性活性炭具有磁性不稳定，磁性颗粒易脱落，吸附性不强等缺点；而磁化剂法不仅解决了稳定性问题，且大大提高了吸附性能，但上述制备方法都是由两个主要步骤组成，即第一步制备活性炭；第二步把活性炭赋磁，因此其制备过程复杂且制备成本较高。如申请号为200910077154.X的发明专利中，以煤为原料，以磁金属氧化物为磁性添加剂，制备了磁性活性炭，该方法制备的磁性活性炭的磁性能相对稳定，但在制备过程中使用了粘接剂，容易堵塞该磁性活性炭的空隙，故其吸附性能不稳定；同时，在制备过程中，先将粘接成型后的成型物在400-700℃中炭化0.5-2.5h，再将炭化物在700-1000℃中活化2-40h；其活化温度相对其他方法高，制备时间也较长。再如申请号为02149357.X的发明专利中，将成品活性炭为原料并且在含铁、铜、锰溶液中浸渍后，加碱中和，经陈化、洗涤、烘干或在400-500℃下加热2h，得到磁性活性炭。该方法制备的磁性活性炭可用于去除水中的有机物及砷、铬、镉等无机物；但制备磁性活性炭的过程中需要陈化2h，烘干9-30h，且制备的磁性活性炭的比表面积只有500-600m²/g。再如申请号为03150818.9的发明专利中，以活性炭为原料与四氧化三铁粉末按1:9（质量分数，%）配比混合球磨，得到初级的铁炭复合物后再加入硅酸钠，通过液相沉积得到包裹硅铁炭复合物；在600～640℃还原1-3h制备得到含金属铁的磁性活性炭。利用该方法制备的磁性活性炭，颗粒粒径小，在肿瘤组织周围的血管中通透性得到增强，明显提高了其作为药物的疗效。但利用该方法制备的磁性活性炭吸附值极低，且四氧化三铁的加入量也很大。

目前制磁性活性炭的方法不能同时解决稳定性和吸附性的问题，且生产工艺复杂；这些问题限制了活性炭更为广泛的应用，对活性炭的回收与利用的研究也需进一步加强。

发明内容

本发明的目的是提供一种不易堵塞，比表面积大，磁性能强，活化、磁化和炭化三个过程合并的、孔结构可调控的磁性活性炭的制备方法及由该方法制备的磁性活性炭。该方法能够明显降低磁性活性炭的制备成本，促进活性炭的应用，有助于环保事业的发展。

本发明通过以下技术方案实现：

一种由废弃生物质制备磁性活性炭的方法，包括以下制备步骤：

1）将经过包括洗涤、干燥、破碎、筛分在内前期处理的废弃生物质置于氯化锌溶液中浸渍处理；得到浸渍好的废弃生物质备用；

所述的废弃生物质优选为农作物废弃物、木材或木材废弃物；

2）在Fe₃O₄颗粒的表面由内到外依次吸附月桂酸和十二烷基磺酸钠两层表面活性剂后，得到所需的磁化剂；

3）将所述的浸渍好的废弃生物质和所述的磁化剂混合均匀，干燥，得到成型物；

4）将所述的成型物在惰性气体保护下裂解，裂解终温为400-500℃；反应产物经水洗、干燥，得产物磁性活性炭。

其中，

第1）步中，优选按照废弃生物质与氯化锌溶液中氯化锌的质量比为1:1-1:4进行浸渍。

浸渍时间优选为12h-36h。

优选第2）步中Fe₃O₄的质量为第1）步中废弃生物质质量的5%-10%。

第2）步中月桂酸、十二烷基磺酸钠与Fe₃O₄的质量比均优选为1:1-4:1。