[发明专利]一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用，主要应用于处理含染料的工业废水，属于环境治理中的废水处理领域。该材料主要由竹纤维原材料和吸附在竹纤维原材料上的铁的氧化物构成，金属质量百分比含量为20％‑35％。该材料由铁盐、竹纤维原材料及二次蒸馏水制备而成，制备原料的重量份数组成为铁盐0.5～10份；竹纤维原材料1～10份；二次蒸馏水5～100份。本发明还公开了该材料的制备方法和应用。本发明的材料具有稳定性高、处理效果好、制备成本低、制备原料丰富并可再生、制备方法简单方便、可回收重复利用的特点，可有效吸附和降解废水中的染料，是一种处理含染料废水行之有效的可回收再利用绿色材料。

技术领域

本发明涉及一种磁性竹纤维基活性炭材料及其制备方法和应用，主要应用于处理含染料的工业废水，属于环境治理中的废水处理领域。

背景技术

据统计，有超过100000种染料已经用于纺织、纸浆、造纸、制药、皮革等工业领域。用于纺织行业的染料必须具有较高的化学稳定性和光稳定性，因此这些染料的生物降解或处理相当耗时、低效且困难重重。截至目前，纺织工业每年消耗10000多种染料，质量超过7×10⁵吨，并且排出大量废水，造成很严重的环境污染问题。即使染料经过降解、处理，其产物仍对生物体产生致畸、致癌作用。同时，废水中含有多种有机化合物和有毒物质，会在生物体内逐渐积累，对生物体的生存形成潜在威胁，尤其是对鱼类和其它水生生物危害极大。因此，鉴于含有染料的污水的强污染性和毒害性，对于这种污水的处理意义重大。

含有染料的废水组分复杂，生化降解能力差，并且一般都具有恶心的气味和较深的颜色，使得处理该类污水的难度很大。国内外去除废水中染料的方法主要有以下几种：化学法(混凝法、电解法、高级氧化法等)、物理化学法(吸附法、反渗透法、离子交换法、超声波技术等)、生物法(酶催化法、固定化技术、生物接触氧化法等)。

混凝法被认为是最有效、最经济的脱色技术之一，尤其是对分散染料、还原染料、硫化染料特别有效。其主要优点是成本低、处理量大。缺点是需随水质条件变化改变脱色条件、对亲水性染料脱色效果低、脱水处置困难且生成大量泥渣。

电化学技术是处理含染料废水的有效方法。其优势是适应性强、处理量大、处理费用较低。但是其通用性和可行性需进一步完善。

化学氧化法包括臭氧氧化法、过氧化氢氧化法和光催化氧化法等。臭氧氧化法经常被用来除去含染料废水的色度和难降解有机物，该法不会生成污泥、不会造成污染且容易控制，但是处理成本高，不适合大流量废水的处理；H₂O₂单独使用氧化性不强，与Fe²⁺共存时，氧化能力增强。该法脱色效果良好，但是处理费用较高；光催化氧化法研究对象主要是半导体如TiO₂。TiO₂无毒、廉价、稳定性高且能被太阳光中紫外部分激发。该法处理效率较高、一次性投用量小、残渣少。但由于催化剂回用、光源及催化剂价格等问题，暂时未能实现工业化。

反渗透法是一种相当精密的膜法液体分离技术，常应用于污水处理环节中的深度处理。但是膜表面容易受到污染发生堵塞，并且造价成本过高，限制了其在含染料污水处理中的广泛使用。

离子交换法处理废水具有广阔的前景，近年来进展很快。应用离子交换法设备比较简单、操作容易控制、废水中的离子去除效率较高。但其应用范围还受到离子交换剂品种、产量、成本的限制，对废水的预处理要求较高，另外，离子交换剂的再生及再生液的处理有时也是一个难以解决的问题。

超声波技术对各类染料具有广泛的适应性，它可以单独使用也可与其它水处理技术联合应用。只要条件合适，有机物可以被彻底降解为二氧化碳和无机离子，是一种环境友好的水处理技术，具有良好的发展和应用前景。超声波技术要更好的应用于含染料污水处理中，需要提高声解的速率和程度，提高声能的利用效率，避免有毒中间体或产物的产生。