[发明专利]磁性复合吸附剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性复合吸附剂及其制备方法。该磁性复合吸附剂包括多孔氢氧化镁、Fe₃O₄纳米粒子和由槟榔渣制成的生物炭，多孔氢氧化镁负载有生物炭和Fe₃O₄纳米粒子。制备方法包括以下步骤：首先利用槟榔渣制备生物炭，然后于微乳体系中制备多孔氢氧化镁载体，再将生物炭负载于氢氧化镁载体上，并用共沉淀法制得该磁性复合吸附剂。本发明的制备方法工艺简单、成本低，制得的磁性复合吸附剂对重金属、有机污染物具有吸附容量大、吸附速度快、容易分离等优势。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，具体涉及一种磁性复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展，各工业生产排放的废水已远远超过环境的承载力，造成了严重的污染现状。来源于矿冶、电镀、染(涂)料、制革、农药及医药等行业的含重金属和各类有机污染物的废水，由于其高毒性和持久性，对环境生态系统造成了严重的危害，并威胁到人们的生命安全。因此，如何去除废水中的污染物在水污染治理及水环境修复过程中显得格外重要。

吸附法因其操作简单、成本低、安全、反应条件温和等优点而深受大家关注，常见的吸附材料有活性炭、天然矿物等。近年来的报道显示，生物炭对各类污染物都展现出较强的吸附性能、低成本、容易再生，因而被认为是一种很有前途的吸附剂。不同来源的生物质所制成的生物炭，其吸附性能存在一定的差异。因此，一些学者关注环境中各种来源的生物质，并将其制成生物炭，考察其对污染物的去除能力，在此过程中兼顾废物的资源化。尽管生物炭吸附剂具有一定的优势，但也存在粉末材料流失、难以回收的问题。因此，研制出一种机械性能稳定、易回收的高效生物炭吸附剂，是当前吸附法处理废水的一个重要研究方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种吸附容量高、吸附速度快、易于分离回收、对废水中的重金属或有机污染物有强去除能力的磁性复合吸附剂，并相应地提供一种制备简单、成本低廉的磁性复合吸附剂的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种磁性复合吸附剂，所述磁性复合吸附剂包括多孔氢氧化镁、Fe₃O₄纳米粒子和由槟榔渣制成的生物炭，所述磁性复合吸附剂以多孔氢氧化镁为载体，所述多孔氢氧化镁负载有所述生物炭和Fe₃O₄纳米粒子。

上述的磁性复合吸附剂中，优选的，所述多孔氢氧化镁的比表面积为63.0366±0.3732m²/g，所述生物炭的比表面积为6.3682±0.1298m²/g，所述磁性复合吸附剂的比表面积为60.5105±0.1672m²/g。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种磁性复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)生物炭的制备：将槟榔渣烘干并粉碎，然后在惰性气体保护下进行高温裂解，裂解后冷却并研磨，制得生物炭；

(2)载体制备：在持续搅拌下，将NaOH溶液逐滴加入到含MgSO₄的微乳体系中，滴加完后，继续搅拌，然后静置老化，将所得产物反复冲洗至pH为中性，经烘干后，得到多孔氢氧化镁；

(3)负载：将步骤(1)得到的生物炭和步骤(2)得到的多孔氢氧化镁加入到无水乙醇中，超声分散后，加入铁盐溶液，在惰性气体保护下搅拌，得到混合液，将混合液的pH值调节至10～11，继续搅拌，然后静置老化，将所得产物反复冲洗至pH为中性，经烘干后，得到磁性复合吸附剂。

上述的磁性复合吸附剂的制备方法中，优选的，所述步骤(1)中，所述高温裂解的温度为400℃～500℃，升温至高温裂解温度的速率为10℃/min～15℃/min，所述高温裂解的时间为1h～1.5h。