[发明专利]磁性活性碳以及用于制备并且再生此类材料的方法

权利要求书

1.一种用于制备磁性活性碳的方法，该方法包括以下步骤：

a)在自生压力下，在180℃与250℃之间的温度下，在酸性条件下，在铁离子的存在下，水热处理一种包含生物质的水性溶液，以获得一种前体产物，其中铁离子被封装在所述前体产物中的碳结构内，并且其中该生物质选自下组，该组包含草割屑、来自发酵和堆肥过程的生物废弃物、碳水化合物、城市和工业生物污泥、氨基多糖、来自有蹄动物的排泄物、藻类、水葫芦以及甘蔗渣、或它们的混合物，其中所使用的该铁离子为Fe²⁺和/或Fe³⁺，该铁离子来源于铁盐或合金，和

b)通过在550℃与850℃之间的高温下混合一种活化剂，持续最高达9h的时间来活化在步骤a)中获得的前体产物,从而获得磁性活性碳，其中该活化剂为一种选自下组的气体，该组包含：CO₂、稀释的O₂和/或惰性气体，或者该活化剂为一种选自下组的气体，该组包含：N₂或H₂O蒸气，

其中铁含量在所获得的磁性活性碳的重量的2wt.％与10wt.％之间，并且所述磁性活性碳具有600m²/g与1000m²/g之间的比表面积。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法包括在活化之前用有机溶剂萃取水热碳化的生物质的另一个步骤，其中所述有机溶剂选自烷醇、烷基酯、或酮。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在700℃与800℃之间的高温下混合该活化剂，持续在2h与8h之间的时间。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该气体的流速为在5dm³/h与75dm³/h之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在大气压下每5克前体产物的流速为在5dm³/h与75dm³/h之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中该铁盐包含FeSO₄。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中在该前体产物中的铁的量为在所述前体产物的总重量的0.5wt％与5wt％之间。

8.根据权利要求3所述的方法，其中在该前体产物中的铁的量为在所述前体产物的总重量的0.5wt％与5wt％之间。

9.根据权利要求4-6中任一项所述的方法，其中在该前体产物中的铁的量为在所述前体产物的总重量的0.5wt％与5wt％之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述藻类为海草。

11.一种根据权利要求1到10中任一项所述的方法制备的磁性活性碳，其特征在于包含在600m²/g与1000m²/g之间的比表面积、在0.50cm³/g与1.0cm³/g之间的总孔隙体积、在0.050cm³/g与0.30cm³/g之间的微孔体积以及在该磁性活性碳重量的2wt.％与10wt.％之间的铁含量，并且进一步包含结晶氧化铁纳米粒子，所述结晶氧化铁纳米粒子具有大于水热碳化的生物质的孔隙尺寸的直径，其中该结晶氧化铁纳米粒子的直径为在10nm与50nm之间。

12.根据权利要求11所述的磁性活性碳，在氧化铁纳米粒子中大于70％的纳米粒子是结晶的。

13.根据权利要求11或12所述的磁性活性碳，其中这些结晶氧化铁纳米粒子的直径为在20nm与40nm之间。