CN106268646A - 一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法。本发明的技术方案如下：一种PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。本发明还提供了PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。本发明提供的PAC‑Fe3O4/MnO2磁性活性炭，吸附能力强且具有氧化能力，使用后容易分离、回收，不会造成二次污染。

Description

一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭及其制备方法。
背景技术
吸附法是一种成熟、操作简单的水处理方法，目前广泛的应用于有机废水和重金属废水处理中。吸附法处理这两类废水常用的吸附剂分别为活性炭和二氧化锰。应用于水处理中的活性炭有两类，分别是粉末活性炭(PAC)和颗粒活性炭(GAC)，粉末活性炭具有较大的比表面积和发达孔隙结构，对目标污染物有很强的吸附性能的特点广泛的应用于水处理领域，但是粉末活性炭存在着难分离、不易回收、处理成本高的缺点。目前我国粉末活性炭都是结合其他工艺进行水处理应用，并且几乎都是一次性使用。使用后的粉末活性炭再生能力差且难分离、不易回收，简单的填埋会对环境造成二次污染。
二氧化锰(MnO2)是一种两性物质，既不与酸反应也不与碱反应，在水处理中主要起吸附作用。MnO2处理含有重金属的废水对重金属离子有很强的亲和力。但是MnO2的视密度(表观密度)较低，同时也存在着难分离、不易回收、处理成本高等缺点，限制了其在水处理上的应用。
发明内容
本发明提供一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，吸附能力强且具有氧化能力，使用后容易分离、丢弃，不会造成二次污染。
本发明的技术方案如下：
一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。
本发明还提供了上述PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。
上述制备方法，包括如下步骤：
a.将PAC浸入超纯水中22～24h预处理，将处理后的PAC放入105～115℃的烘箱内烘干10～12h；
b.将FeSO4·7H2O或FeCl2·4H2O在室温条件下溶于超纯水中，然后加入NaOH；出现蓝绿色絮状物后用玻璃棒迅速搅拌均匀，并加入KMnO4，同时持续搅拌；其后投加烘干后的PAC，同时保持搅拌，反应4～6h；
c.反应结束后，混合液静止10～20min，去除上清液，将剩余混合液放入105～115℃烘箱内烘干5～10h；
d.将所得材料收集，密封保存。
本发明的有益效果为：
1、PAC上负载的氧化物为Fe3O4/MnO2复合磁性材料，负载前后PAC表面性质发生了明显变化，Fe3O4/MnO2复合磁性材料在PAC表面均匀分布形状近似球状，MnO2主要负载在Fe3O4表面呈不定型结构，该复合磁性材料负载在PAC表面没有对PAC发达的孔隙结构造成影响。
2、本发明的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭对目标污染物的饱和吸附量在短时间内可达到99％以上，与纯粉末活性炭相比饱和吸附量有显著的提高；
3、本发明的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭处理完水样后在10min以内就可以完全沉淀，并且在外磁场的条件下可迅速分离。
4、本发明的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭成功的解决了原有粉末活性炭及MnO2难分离、易流失、不易回收、处理成本高的缺陷。
5、本发明的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭可以利用共沉淀法大批量生产，便于推广应用。
附图说明
图1为本发明PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭与粉末活性炭对亚甲基蓝染料去除效果对比图。
具体实施方式
一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为4：4：1。
其制备步骤如下：
a.将PAC浸入超纯水中24h预处理，将处理后的PAC放入110℃的烘箱内烘干10h；
b.用电子天平准确称取12.51g FeSO4·7H2O或8.955g FeCl2·4H2O在室温条件下溶于200ml超纯水中，然后加入20ml浓度为5mol/L的NaOH；出现蓝绿色絮状物后用玻璃棒迅速搅拌均匀，并加入100ml浓度为0.1mol/L的KMnO4，同时持续搅拌；其后往溶液里投加3.48g的PAC，投加PAC的同时要保持搅拌，反应4h；
c.反应结束后，混合液静止10min，去除上清液，将剩余混合液放入110℃烘箱内烘干5h；
d.将所得材料收集，密封保存。
实验验证：室温条件下，取500ml浓度为200mg/L的亚甲基蓝模拟染料废水，投加0.25gPAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，在机械搅拌的条件下，定时取样测染料的浓度，染料去除率最高值达到99.6％；反应结束后用磁铁进行分离回收；得到如图1所示的曲线。

Claims (3)

1.一种PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭，其特征在于，由纳米Fe3O4和纳米MnO2的复合磁性材料及PAC组成，所述复合磁性材料负载在PAC表面，PAC：Fe3O4：MnO2的质量比为1.5～6：4：1。
2.一种如权利要求1所述的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其特征在于，采用共沉淀法，在反应体系中以PAC为载体，以NaOH为沉淀剂完成反应。
3.根据权利要求2所述的PAC-Fe3O4/MnO2磁性活性炭的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.将PAC浸入超纯水中22～24h预处理，将处理后的PAC放入105～115℃的烘箱内烘干10～12h；
b.将FeSO4·7H2O或FeCl2·4H2O在室温条件下溶于超纯水中，然后加入NaOH；出现蓝绿色絮状物后用玻璃棒迅速搅拌均匀，并加入KMnO4，同时持续搅拌；其后投加烘干后的PAC，同时保持搅拌，反应4～6h；
c.反应结束后，混合液静止10～20min，去除上清液，将剩余混合液放入105～115℃烘箱内烘干5～10h；
d.将所得材料收集，密封保存。
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