CN102992319B - 一种高效安全吸附水体磷的活性炭材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活性炭材料制备，旨在提供一种高效安全吸附水体磷的活性炭材料的制备方法。该方法为：先将再力花自然风干七天后，切碎，磨成粉末过筛，后放入烘箱烘干三小时；将烘干后的粉末放入炭化炉，通入氮气的同时进行高温炭化，升温至500℃后保温两小时后冷却到室温；向炭化炉中通入二氧化碳气体的同时进行高温活化，升温至600℃后保温两小时，然后冷却到室温得到产品。本发明不但解决了水体净化植物废弃物处理问题，防止植物枝叶枯萎重新染水体的可能，变废为宝；制成的生物质活性炭进一步净化水体，解决了活性炭净化水体中可能产生二次污染的问题。具有处理效率高、经济实用、绿色环保、循环净化等优点，达到高效除污的预期效果。

Description

一种高效安全吸附水体磷的活性炭材料的制备方法

技术领域

本发明涉及活性炭材料制备，特别涉及一种高效安全吸附水体磷的活性炭材料及制备方法。

背景技术

作为一种优秀的吸附剂，活性炭具有独特的比表面积和孔容积被广泛运用于生活中的各个方面，如脱色，除味等。而今，活性炭在环境中的运用也越来越频繁，在水处理方面，广泛运用于去除着色物、氯化物等其他有机物，以及重金属。目前活性炭运用于水体磷的吸附主要包括比表面积的物理吸附以及活性炭表面金属离子与磷酸根的沉淀反应。由于未经处理的活性炭吸附磷的效果有限，要通过改性增加吸附效果。

目前活性炭改性有物理活化法、化学活化法、催化物理活化法等方法。化学活化法能产生比物理活化发达的比表面积，但是在活化后需要清洗，会污染环境。催化物理活化法，添加了催化剂能有效提高物理活化速度，但添加催化剂仍会对产生环境安全隐患。市面上用于吸附磷的活性炭主要通过化学改性增加比表面积等方法来提高活性炭的吸附容量，化学改性的活性炭可以运用于工业污水处理磷，但不能运用于饮用水体、水库上游等处的饮用水磷的吸附，容易造成二次污染。

所以，物理改性活性炭技术非常重要，但目前还没有一种活性炭经过物理改性能有良好吸附磷效果的实例。因此，找到一种新的特殊材料生产出新型无污染高效吸附的水体磷的活性炭材料非常必要。

发明内容

本发明的要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高效、低廉、无污染的新型吸附水体磷的活性炭材料的制备方法，以运用于水体磷的处理中。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种新型高效吸附磷的活性炭材料制备方法，包括以下步骤：

（1）原料准备：先将再力花自然风干七天后，切碎，磨成粉末过筛，放入烘箱烘干三小时；

（2）活性炭炭化：将步骤（1）中烘干后的粉末放入炭化炉，通入氮气的同时进行高温炭化，升温速率为5℃/min，升温至500℃后保温两小时，然后冷却到室温；

（3）活性炭活化：向炭化炉中通入二氧化碳气体的同时进行高温活化，升温速率为5℃/min，升温至600℃后保温两小时，然后冷却到室温得到产品。

本发明步骤（1）中，过筛的筛眼孔径为1mm。

本发明步骤（1）中，烘箱温度控制在105℃。

上述方法制备获得的活性炭产品的比表面积大于250m²/g，钙含量大于18g/kg，镁含量大于3g/kg。

上述产品用于处理磷的污染的方法，包括下列步骤：

（1）将活性炭产品放入受磷污染的水体中；

（2）通过活性炭表面大量镁离子与磷反应形成磷酸盐沉淀，达到高效除磷的效果；

（3）该吸附材料将氮磷污染物吸附固定，通过较发达的比表面积进行对磷的物理吸附，达到除磷的效果。

再力花（Thalia dealbata），别名：水竹芋、水莲蕉、塔利亚。苳叶科，塔利亚属，多年生挺水草本。是近年新引入我国的一种观赏价值极高的挺水花卉，包括12个生于沼泽地的种。本发明利用再力花通过一系列条件的控制所得到的物理改性活性炭材料，可直接运用到水体净化磷的过程中。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明不但解决了水体净化植物废弃物处理问题，防止植物枝叶枯萎重新染水体的可能，对植物废弃物的重新利用，变废为宝，制成的生物质活性炭进一步净化水体，而且解决了活性炭净化水体中可能产生二次污染的问题。具有处理效率高、经济实用、绿色环保、循环净化等优点，达到高效除污的预期效果。

具体实施方式

通过下列实施进一步说明本发明，但不构成对本发明的限制。

以再力花为原料通过温度、速率、气体等条件物理改性活性炭为例，制备高效吸附磷活性炭。

实施例1：

将再力花自然风干七天，原料切碎，磨成粉末过筛眼孔径为1mm的筛,，放入105℃烘箱三小时；然后放入炭化炉通入氮气进行高温炭化，升温速率分5℃/min，升温至500℃，保温两小时，并冷却到室温。通入二氧化碳气体进行高温活化，升温速率分5℃/min，升温至600℃，保温两小时，冷却到室温。最终产品的比表面积达287.95m²/g,钙含量18.10g/kg,镁含量3.43g/kg。

吸附效果以活性炭产品吸附水体中磷的实验为例。

实施例2：

称取0.2g活性炭样品，置于500ml锥形瓶中，分别加入50ml不同起始浓度的1mg/L的KH₂PO4溶液，每个样品3个重复，置于恒温摇床中，以120r/min、25℃振荡48h，过滤，移取上清液，采用钼蓝比色法对剩余溶液中的磷进行分析计算，经检测，活性炭产品对磷的去除率达70.30%。

实施例3：

称取0.2g活性炭样品，置于500ml锥形瓶中，分别加入50ml不同起始浓度的2mg/L的KH₂PO4溶液，每个样品3个重复，置于恒温摇床中，以120r/min、25℃振荡48h，过滤，移取上清液，采用钼蓝比色法对剩余溶液中的磷进行分析计算，经检测，活性炭产品对磷的去除率达79.17%。

实施例4：

称取0.2g活性炭样品，置于500ml锥形瓶中，分别加入50ml不同起始浓度的5mg/L的KH₂PO4溶液，每个样品3个重复，置于恒温摇床中，以120r/min、25℃振荡48h，过滤，移取上清液，采用钼蓝比色法对剩余溶液中的磷进行分析计算，经检测，活性炭产品对磷的去除率达64.20%。

实施例5：

称取0.2g活性炭样品，置于500ml锥形瓶中，分别加入50ml不同起始浓度的10mg/L的KH₂PO4溶液，每个样品3个重复，置于恒温摇床中，以120r/min、25℃振荡48h，过滤，移取上清液，采用钼蓝比色法对剩余溶液中的磷进行分析计算，经检测，活性炭产品对磷的去除率达69.32%。

实施例6：

运用化学活化及化学物理活化比表面积虽然大，磷去除率好，但都有二次污染风险，在保证如饮用水体等处的水体修复，必须要求运用纯物理活化方法进行活性炭的制备。

表1：多种材料运用纯物理活化方法制备活性炭参数以及磷的去除率比较。

从上表中可以看出，本发明中用纯物理活化法制备再力花的活性炭，在用于处理水体中时磷达69-79%（附表1）。

Claims (1)

1.一种高效安全吸附水体磷的活性炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）原料准备：先将再力花自然风干七天后，切碎，磨成粉末过筛，筛眼孔径为1mm；然后放入烘箱烘干三小时，烘箱温度控制在105℃；

（2）活性炭炭化：将步骤（1）中烘干后的粉末放入炭化炉，通入氮气的同时进行高温炭化，升温速率为5℃/min，升温至500℃后保温两小时，然后冷却到室温；

（3）活性炭活化：向炭化炉中通入二氧化碳气体的同时进行高温活化，升温速率为5℃/min，升温至600℃后保温两小时，然后冷却到室温得到产品。