[发明专利]一种鸡毛改性蜂窝状高比表面积活性炭吸附材料的制备方法

说明书

本发明公开一种鸡毛改性蜂窝状高比表面积活性炭吸附材料的制备方法，将鸡毛用清水洗净、烘干备用；将烘干的鸡毛在保护气氛下低温交联和中温炭化，得到鸡毛炭；将鸡毛炭与强碱、水混合均匀后烘干，得到鸡毛活性炭‑碱；将其在保护气氛下加热高温处理，得到碱性鸡毛活性炭；洗涤、过滤、干燥，得到鸡毛改性蜂窝状高比表面积活性炭吸附材料；本发明制备得到的活性炭吸附材料具有比表面和孔体积高，网状交联结构，富含含N、S、O活性吸附官能团结构，吸附率容量高等特点，其对重金属镉和有机污染物磺胺二甲基嘧啶的吸附容量分别达到779.1mg/g和392.5mg/g，是一种性能优良的重金属和有机污染物吸附剂。

技术领域

本发明属于生物质废弃物再利用和环境功能新材料技术领域，特别涉及一种鸡毛改性蜂窝状高比表面积活性炭吸附材料（CFAC）吸附材料的制备方法。

背景技术

随着采矿工业、化肥、农药、电池、冶金和电器制造等行业的快速发展，大量重金属和有机污染物直接或间接地排入土壤或水体中，影响了人们赖以生存的粮食资源供给、阻碍了经济的发展、危害了人类和牲畜的健康、破坏了生态系统平衡。因此，为了保证农业生态环境的安全及人们的身体健康，实现农业的全面协调可持续发展，必须切实解决环境中的重金属和有机物污染问题。

针对重金属和有机物污染的问题，已有学者开发了一系列修复技术，其中针对水体的技术有化学氧化/还原、膜过滤、离子交换、沉淀法、吸附法等；针对土壤污染的技术包括：工程修复、植物修复、生物修复和物理化学吸附等方法。其中，吸附法同时适用于水体和土壤，具有吸附容量高、吸附速度快、去除效率高、操作简便等优点。但是，吸附法的推广应用备受吸附剂的成本和吸附效率的影响。

在众多类型的吸附材料中，活性炭具有较大的比表面积大和发达的孔隙结构，且表面含有大量的芳香环和含氧官能团如羰基、羧基、酚羟基和内脂基，因此是一种应用潜力巨大的吸附材料。

S. Vasudevan [Bioresource Technology, 261 (2018) 329-341.]等通过单步热解法以桔子皮为原料制备了活性炭吸附材料，并将其用于水体中氯苯氧基乙酸除草剂的吸附去除，吸附行为符合伪二级动力学和Langmuir等温吸附模型，最大吸附容量为574.71mg/g。H. Demiral [Journal of Cleaner Production, 124 (2016) 103-113.]等以甘蔗渣为原材料，采用磷酸活化的方法制备了活性炭吸附材料，用于重金属铜的吸附去除。活性炭的最大比表面积为1455m²/g，孔容为0.88cm³/g，对重金属铜的最大吸附容量为43.47mg/g。

专利CN108339518A公布了一种微波辐射兰炭粉末制备活性炭吸附材料的制备方法，提高了煤化工废弃物兰炭的市场利用价值，且碘吸附效率比市场销售常见的煤质活性炭高出5~10%。专利CN109012602A公布了一种椰壳活性炭的制备方法，其是将椰壳烘干，与陶土和玻璃纤维混合后进行炭化，制备了高比表面积和孔容的活性炭吸附材料。

从现有研究来看，以生物质废弃物为原料，通过简单的方法制备高效、具有普适性以及高比表面积的活性炭吸附材料仍有待进一步研究。鸡毛是最为常见生物质废弃物之一，仅少量可以再加工成高值产品，大部分均被作为废物处理，其潜在价值并没有得到开发利用。

发明内容

本发明提供一种鸡毛改性蜂窝状高比表面积活性炭吸附材料（CFAC）的制备方法，包括以下步骤：

（1）将鸡毛用清水洗净、烘干备用；

（2）将步骤（1）烘干的鸡毛在保护气氛下低温交联和中温炭化，得到鸡毛炭（CFC）；