CN109745948B - 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 - Google Patents
一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109745948B CN109745948B CN201910172459.2A CN201910172459A CN109745948B CN 109745948 B CN109745948 B CN 109745948B CN 201910172459 A CN201910172459 A CN 201910172459A CN 109745948 B CN109745948 B CN 109745948B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cadmium
- carbon material
- adsorbent
- carbon
- mixed solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途。所述吸附剂包括碳以及分布于所述碳表面的MnO2，所述吸附剂的颗粒与颗粒之间通过MnO2或碳桥接，所述除镉吸附剂的比表面积为600～1300cm2/g。本发明采用废旧锂离子电池负极碳材料作为除镉吸附剂中的碳材料，并通过机械力化学法提高了除镉吸附剂的吸附能力。本发明采用的废旧锂离子电池负极碳材料可促进废弃物的短程高效利用，实现以废治废的目的，同时废旧锂离子电池负极碳材料相比于石墨等碳材料具有更多的缺陷和反应活性位点，进而具有更好的吸附性能；本发明采用机械力化学法处理碳材料，进一步提高了碳材料的比表面积及表面吸附位点，进一步提高了吸附材料的吸附能力。
Description
技术领域
本发明属于镉污染治理领域，具体涉及一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途。
背景技术
锂离子电池由于具有高比能量、高电压、低自放电速率、长循环寿命等优点，被广泛应用于各储能领域，包括电动汽车、便携式电子产品、电网储能等领域。锂离子电池的大规模应用导致大量的废旧锂离子电池的产生。预计到2020年，中国废旧锂离子电池数量将会达到约55亿只和40万吨。废旧锂离子电池中含有锂、钴、铜等元素和有机电解液等物质，会危害人类身体健康和自然环境。而其中富含的钴、锂、镍、铜等金属元素具有极高的回收价值。因此，废旧锂离子电池的回收及资源化再利用具有重要意义。
目前，对废旧锂离子电池的回收及资源化再利用主要集中在正极，对负极碳材料的关注较少。现有的回收再利用技术中，将废旧负极碳材料再生为锂离子电池负极、氧化石墨烯、电化学催化剂等材料。锂离子电池负极对碳材料的纯度要求严格，回收得到的碳材料难以满足。再生为氧化石墨烯和电化学催化剂等材料的再生流程长，还易造成二次污染。因此，亟需寻找一种短程高效的废旧负极碳材料的资源化技术。
镉是毒性最大的环境污染物之一，具有难降解、难挥发，易在生物内富集的特点。随着镉元素被广泛用于电镀、冶金、燃料等产业，镉污染事件发生的频率逐渐增加，对生态环境的可持续发展和人类的身体健康构成了巨大威胁。目前，有效从水体中移除重金属镉的方法主要有沉淀法、膜过滤法、离子交换法、反渗透法和吸附法等，其中吸附法由于成本低、操作简单、去除效率高、适应性强等优点而备受关注。
二氧化锰由于具有对重金属离子的高亲和性、较高的比表面积、较丰富的含氧官能团、酸性条件下稳定存在等特点而成为最具潜力的重金属镉吸附剂之一。但是二氧化锰具有分散性不好、易聚集、不易分离等缺陷，因此常用磁性氧化铁和碳材料作为基底。然而锰氧化物和氧化铁的组合将降低吸附剂可用的pH范围并削弱锰氧化物的吸附能力，因此需要选取合适的材料作为基底。
CN1817441公开了一种去除水中镉的吸附材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)活性炭预处理，选用卡尔冈炭素(天津)有限公司生产的煤质水蒸气活化法活性炭，规格12×40，活性炭加入去离子水重复水洗三次，用活性炭和盐酸的体积比为1:1，盐酸的浓度为1％，将活性炭在盐酸中浸泡40～50分钟，最后水洗直到出水的pH值显示中性为止，放在95～105℃在烘箱中干燥24小时，取出后待用；(2)配置10～20％浓度的高锰酸钾溶液；(3)按照活性炭：高锰酸钾＝30～40克:120毫升量取，把干燥后的活性炭放入步骤(2)的高锰酸钾溶液中，进行搅拌，搅拌5分钟后，再在电炉上加热5分钟，然后在空气中冷却至室温；(4)放入105℃的烘干箱中烘干，用水冲洗三遍，得到吸附材料。所述方法制备过程简单，但其制得的吸附材料吸附性能较差。
CN102145945A公开了一种高分子螯合和吸附组合去除高盐废水中微量镉的方法，所述方法包括如下步骤：使用壳聚糖进行螯合沉淀过滤，再使用原位水合二氧化锰专属吸附、静电吸附和共沉淀作用去除水中微量镉，采用不同的作用机理组合去除微量镉，进而有效地去除高盐废水中的微量镉，处理后出水中镉浓度低于0.005mg/L。所述方法工艺复杂，原料成本较高，难以工业化生产。
CN108905970A公开了一种基于斜发沸石改性的水体除镉吸附剂的制备方法及应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将天然斜发沸石破碎、筛分和研磨，获得细粉体粒径沸石；(2)对细粉体粒径沸石进行高温及氯化镧改性，获取改性细粉体粒径沸石；(3)以木质素为原料，制备纳米碳纤维包覆改性沸石，得到基于沸石改性的水体除镉吸附剂。上述方法制备的基于沸石改性的水体除镉吸附剂，针对镉污染的天然水体，装在尼龙网袋中在污染的天然水体中移动，或在吸附填料塔或池中装填水体除镉吸附剂，达到去除废水中镉的目的。所述制备方法工艺复杂，成本较高，且制备得到的吸附剂材料除镉吸附性能较差。
因此，本领域亟需开发一种新型除镉吸附剂，使其具有良好的除镉吸附性能，且原料廉价易得，制备过程简单，可工业化生产。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种除镉吸附剂，所述吸附剂包括碳以及分布于所述碳表面的MnO2，所述吸附剂的颗粒与颗粒之间通过MnO2或碳桥接，所述除镉吸附剂的比表面积为600～1300cm2/g，例如700cm2/g、750cm2/g、800cm2/g、850cm2/g、900cm2/g、1000cm2/g、1100cm2/g或1200cm2/g等。
本发明所述除镉吸附剂中的碳经过机械力化学活化后具有较大的比表面积和大量的吸附活性位点，进而具有较高的吸附能力，分布于所述碳表面的MnO2表面带负电并富含氧官能团，还能与镉发生可逆的络合反应，可以进一步提高吸附剂的吸附能力，所述除镉吸附剂具有良好的除镉效果。
优选地，所述吸附剂中MnO2与碳的质量比为0.05～2:1，例如0.1:1、0.2:1、0.5:1、0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1或1.8:1等。
优选地，所述碳的粒度为0.01～100μm，例如0.05μm、0.1μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm等。
优选地，所述MnO2的粒度为1～200nm，例如2nm、5nm、8nm、10nm、20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm或180nm等。
优选地，所述除镉吸附剂的粒度为0.05～100μm，例如0.5μm、1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm或90μm等。
本发明的目的之二在于提供一种如目的之一所述除镉吸附剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将碳材料和酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，将所述混合溶液进行热处理，得到除镉吸附剂粗品。
本发明制备过程简单，环境友好无污染，可工业化生产。
优选地，所述方法还包括在碳材料使用前对其进行活化。
优选地，所述活化后得到的碳材料的比表面积为500～1200cm2/g，例如600cm2/g、700cm2/g、750cm2/g、800cm2/g、850cm2/g、900cm2/g、1000cm2/g、1100cm2/g或1150cm2/g等。
优选地，所述活化包括机械力化学活化。
本发明采用机械力化学法处理纯化碳材料，提高了碳材料的比表面积和表面含氧官能团及缺陷的数量，从而增加了碳材料表面的吸附位点。
优选地，所述机械力化学活化使用的设备包括球磨机、棒磨机和柱磨机中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述机械力化学活化使用的设备为球磨机，所述球料比为1～30:1，优选为5～15:1，例如2:1、3:1、5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、15:1、18:1、20:1、22:1、25:1、26:1或29:1等。
优选地，所述球磨为干法球磨。
优选地，所述活化过程的转速为200～1000rpm，优选为400～1000rpm，例如300rpm、500rpm、600rpm、800rpm或900rpm等。
优选地，所述活化过程的时间为0.5～30h，优选为4～20h，例如0.8h、1h、4h、8h、12h、16h、18h、20h、22h、24h、26h或28h等。
优选地，所述碳材料包括废旧锂离子电池负极碳材料、石墨和生物质炭中的任意一种或至少两种的组合，优选为废旧锂离子电池负极碳材料，进一步优选为废旧锂离子电池负极石墨材料。
本发明采用废旧锂离子电池负极碳材料作为除镉吸附剂中的碳材料，所述废旧锂离子电池负极碳材料因经过电化学反应，相比于石墨等碳材料其具有更多的缺陷和反应活性位点，进而具有更好的吸附性能。
本发明有效利用每年大量产生的废旧锂离子电池负极碳材料，将其短程高效再生为高效去除重金属镉的复合吸附材料，可进一步促进废弃物质的短程高效利用，实现以废治废的目的。
优选地，所述废旧锂离子电池负极碳材料的制备方法，包括如下步骤：
从废旧锂离子电池中得到负极极片，将所述负极极片进行剥离过程，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂混合，固液分离，干燥，煅烧，得到碳材料。
优选地，所述剥离过程包括：将所述负极极片裁剪后浸于水中，在超声和/或搅拌下剥离。
优选地，所述浸出剂包括酸和/或氧化剂。
优选地，所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述氧化剂包括双氧水和/或过硫酸钠。
优选地，所述悬浊液与浸出剂混合的时间为0.1～4h，优选为0.5～4h，例如0.2h、0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h或3.8h等。
优选地，所述悬浊液与浸出剂的体积比为1～50:1，优选为5～30:1，例如2:1、3:1、5:1、8:1、10:1、15:1、20:1、25:1、30:1、35:1或45:1等。
优选地，所述干燥的温度为60～100℃，例如70℃、80℃或90℃等。
优选地，所述干燥的时间为6～15h，例如7h、8h、9h、10h、12h或14h等。
优选地，所述煅烧的温度为200～800℃，优选为400～600℃，例如300℃、400℃、500℃、600℃或700℃等。
优选地，所述煅烧的时间为0.1～10h，优选为1～5h，例如0.5h、1h、2h、4h、5h、6h、8h或9h等。
优选地，所述酸性高锰酸钾溶液的浓度为0.01～2mol/L，优选为0.1～0.8mol/L，例如0.02mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.5mol/L或1.8mol/L等。
优选地，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1～20:1，优选为0.5～10:1，例如0.2:1、0.5:1、1:1、5:1、10:1、12:1、15:1、16:1或18:1等。
本发明所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比小于0.1:1时，所述碳材料的含量过少，除镉吸附剂主要表现出MnO2的性能，存在分散性不好、易聚集、不易分离等缺点；所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比大于20:1时，所述酸性高锰酸钾的含量过少，无法充分发挥碳材料与MnO2的协同吸附作用，降低除镉吸附剂的吸附性能。
优选地，所述混合溶液的pH为1.8～2.2，例如1.9、2.0或2.1等。
本发明所述混合溶液的pH调节为1.8～2.2，可提高高锰酸钾的氧化性，快速高效地用于碳材料表面包覆MnO2。
优选地，所述混合溶液的pH调节方式为采用硝酸和/或盐酸进行调节。
优选地，所述热处理包括水热反应。
优选地，所述热处理的过程为原位包覆过程。
优选地，热处理的温度为20～100℃，优选为20～70℃，例如30℃、40℃、50℃、60℃、80℃或90℃等。
本发明所述热处理的温度小于20℃时，MnO2的包覆过程进行缓慢，包覆不彻底；所述热处理的温度大于100℃时，耗能多，水分蒸发过快，不利于包覆过程的顺利进行，得到的材料均匀性较差。
优选地，热处理的时间为10～600min，优选为50～300min，例如15min、30min、50min、60min、100min、150min、200min、250min、300min、350min、400min、450min、500min或550min等。
优选地，热处理的搅拌速度为50～1000rpm，优选为100～500rpm，例如，60rpm、100rpm、200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm或900rpm等。
优选地，所述制备方法还包括：对所述除镉吸附剂粗品进行固液分离和干燥的过程，得到除镉吸附剂。
优选地，所述固液分离包括过滤和/或离心。
优选地，所述干燥的温度为40～200℃，优选为60～90℃，例如50℃、60℃、80℃、90℃、100℃、120℃、150℃、160℃或180℃等。
优选地，所述干燥的时间为0.1～24h，优选为6～24h，例如0.5h、1h、4h、6h、8h、10h、12h、15h、16h、20h或22h等。
作为优选技术方案，本发明所述一种除镉吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)从废旧锂离子电池中得到负极极片，将所述负极极片裁剪后浸于水中，在超声和/或搅拌下剥离，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂按体积比为5～30:1混合0.5～4h，所述浸出剂包括酸和/或氧化剂，固液分离，60～100℃干燥6～15h，400～600℃煅烧1～5h，得到纯化碳材料；
(2)采用球磨机对所述纯化碳材料进行机械力化学活化，所述球料比为5～15:1，活化转速为400～1000rpm，活化时间为4～20h，得到碳材料；
(3)将所述碳材料和0.1～0.8mol/L的酸性高锰酸钾溶液混合，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1～5:1，采用硝酸进行调节得到pH为1.8～2.2的混合溶液，将所述混合溶液20～70℃进行水热反应50～300min，搅拌速度为50～1000rpm，得到除镉吸附剂粗品；
(4)对所述除镉吸附剂粗品进行过滤和/或离心，60～90℃干燥6～24h，得到除镉吸附剂。
本发明的目的之三在于提供一种如目的之二所述除镉吸附剂的用途，所述除镉吸附剂用于含镉污水处理领域。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明所述除镉吸附剂中的碳经过机械力化学活化后具有较大的比表面积和大量的吸附活性位点，进而具有较高的吸附能力，分布于所述碳表面的MnO2表面带负电并富含氧官能团，还能与镉发生可逆的络合反应，可以进一步提高吸附剂的吸附能力，所述除镉吸附剂具有良好的除镉效果。
(2)本发明采用废旧锂离子电池负极碳材料作为除镉吸附剂中的碳材料，所述废旧锂离子电池负极碳材料因经过电化学反应，相比于石墨等碳材料其具有更多的缺陷和反应活性位点，进而具有更好的吸附性能。
(3)本发明有效利用每年大量产生的废旧锂离子电池负极碳材料，将其短程高效再生为高效去除重金属镉的复合吸附材料，可进一步促进废弃物质的短程高效利用，实现以废治废的目的。
附图说明
图1是本发明具体实施例1的制备过程示意图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种除镉吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)从废旧锂离子电池中得到石墨负极极片，将所述石墨负极极片裁剪成2cm×2cm的极片，取50片裁剪后的极片浸于1000mL水中超声剥离，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂按体积比为10:1混合2h，所述浸出剂为80mL浓盐酸和20mL双氧水，固液分离，80℃干燥8h，500℃煅烧2h，得到纯化碳材料；
(2)采用球磨机对所述纯化碳材料进行机械力化学活化，所述球料比为10:1，活化转速为800rpm，活化时间为10h，得到碳材料；
(3)将所述碳材料和0.5mol/L的酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.64:1，采用硝酸进行调节得到pH为2的混合溶液，将所述混合溶液60℃进行水热反应200min，搅拌速度为300rpm，得到除镉吸附剂粗品；
(4)对所述除镉吸附剂粗品进行过滤和离心，80℃干燥10h，得到除镉吸附剂，所述除镉吸附剂的制备过程示意图如图1所示，由图可知，所述锂离子电池负极材料经过浸出、焙烧、机械力化学活化和水热步骤后，得到除镉吸附剂。
实施例2
与实施例1的区别在于，步骤(2)所述纯化碳材料为石墨。
实施例3
与实施例1的区别在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1:1。
实施例4
与实施例1的区别在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为20:1。
实施例5
与实施例1的区别在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.05:1。
实施例6
与实施例1的区别在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为21:1。
实施例7
与实施例1的区别在于，所述活化过程的转速为1000rpm。
实施例8
与实施例1的区别在于，所述活化过程的转速为600rpm。
实施例9
一种除镉吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)从废旧锂离子电池中得到石墨负极极片，将所述石墨负极极片裁剪成2cm×2cm的极片，取50片裁剪后的极片浸于1000mL水中超声剥离，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂按体积比为1:1混合0.1h，所述浸出剂为20mL浓盐酸和20mL双氧水，固液分离，60℃干燥15h，200℃煅烧10h，得到纯化碳材料；
(2)采用球磨机对所述纯化碳材料进行机械力化学活化，所述球料比为5:1，活化转速为800rpm，活化时间为4h，得到碳材料；
(3)将所述碳材料和2mol/L的酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.21:1，采用硝酸进行调节得到pH为1.8的混合溶液，将所述混合溶液20℃进行水热反应600min，搅拌速度为50rpm，得到除镉吸附剂粗品；
(4)对所述除镉吸附剂粗品进行过滤和离心，40℃干燥24h，得到除镉吸附剂。
实施例10
一种除镉吸附剂的制备方法包括如下步骤：
(1)从废旧锂离子电池中得到石墨负极极片，将所述石墨负极极片裁剪成2cm×2cm的极片，取50片裁剪后的极片浸于1000mL水中超声剥离，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂按体积比为50:1混合4h，所述浸出剂为20mL浓硫酸和20mL过硫酸钠，固液分离，100℃干燥6h，800℃煅烧0.1h，得到纯化碳材料；
(2)采用球磨机对所述纯化碳材料进行机械力化学活化，所述球料比为30:1，活化转速为800rpm，活化时间为20h，得到碳材料；
(3)将所述碳材料和0.01mol/L的酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.21:1，采用硝酸进行调节得到pH为2.2的混合溶液，将所述混合溶液100℃进行水热反应10min，搅拌速度为1000rpm，得到除镉吸附剂粗品；
(4)对所述除镉吸附剂粗品进行过滤和离心，200℃干燥0.1h，得到除镉吸附剂。
对比例1
与实施例1的区别在于，除镉吸附剂为商用MnO2。
对比例2
与实施例1的区别在于，采用步骤(2)得到的碳材料作为除镉吸附剂。
对比例3
与实施例1的区别在于，将步骤(3)所述碳材料替换为市售的活性炭，所述活性炭的比表面积为570m2/g。
性能测试：
将制备得到的除镉吸附剂进行如下性能测试：
(1)镉去除率：将制得的除镉吸附剂与50ml浓度为50mg/L的含镉重金属废水混合，调节重金属废水pH＝6，在25℃的条件下200rpm震荡24h后，取出用滤膜过滤后，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测滤液中镉的含量，得到镉去除率。
(2)镉吸附量：将制得的除镉吸附剂与50ml浓度为400mg/L的含镉重金属废水混合，调节重金属废水pH＝6，在25℃的条件下200rpm震荡24h后，取出用滤膜过滤后，用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测滤液中镉的含量，得到镉吸附量。
表1
通过表1可以看出，本发明得到的除镉吸附剂除镉效果良好，镉去除率高达90.4％，镉吸附量高达76.9mg/g，实施例7得到的除镉吸附剂的除镉效果最好，镉去除率高达99.8％，镉吸附量高达141.5mg/g。
如实施例1和2所示，由于废旧锂离子电池负极石墨材料比石墨等碳材料具有更多的缺陷和反应活性位点，所以实施例1相对于实施例2具有更好的吸附性能，镉去除率和镉吸附量更高。
如实施例1、3、4、5和6所示，由于碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比小于0.1:1时，碳材料的含量过少，除镉吸附剂主要表现出MnO2的性能，存在分散性不好、易聚集、不易分离等缺点；所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比大于20:1时，所述酸性高锰酸钾的含量过少，无法充分发挥碳材料与MnO2的协同吸附作用，所以碳材料与酸性高锰酸钾质量比0.1～20:1为最佳区间。
如实施例1、7和8所示，随活化过程中转速的增加，碳材料的比表面积和表面含氧官能团及缺陷的数量随之增加，导致表面吸附位点的增多，所以吸附性能也随之增强，但当转速超过1000rpm时，转速过快易造成碳材料氧化团聚，影响材料性能。
如实施例1和对比例1、2所示，商业化的MnO2做为吸附剂容易团聚、分散性不好；单独的碳材料作为吸附剂，缺少了表面带负电、富含氧官能团以及可发生络合反应的MnO2，对比例1和2均未发挥碳材料和MnO2的协同作用，所以吸附性能均较差。
如实施例1和对比例3所示，所述市售活性炭比表面积低于所述活化碳材料，吸附位点较少，所以吸附性能较差。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (52)
1.一种除镉吸附剂，其特征在于，所述吸附剂包括碳以及分布于所述碳表面的MnO2，所述吸附剂的颗粒与颗粒之间通过MnO2或碳桥接，所述除镉吸附剂的比表面积为600～1300cm2/g；
所述除镉吸附剂采用如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：
将碳材料进行机械力化学活化，所述碳材料为石墨，所述活化过程的转速为200～1000rpm，然后与酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，将所述混合溶液进行热处理，得到除镉吸附剂粗品。
2.如权利要求1所述的除镉吸附剂，其特征在于，所述吸附剂中MnO2与碳的质量比为0.05～2:1。
3.如权利要求1所述的除镉吸附剂，其特征在于，所述碳的粒度为0.01～100μm。
4.如权利要求1所述的除镉吸附剂，其特征在于，所述MnO2的粒度为1～200nm。
5.如权利要求1所述的除镉吸附剂，其特征在于，所述除镉吸附剂的粒度为0.05～100μm。
6.一种如权利要求1-5之一所述除镉吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将碳材料进行机械力化学活化，所述碳材料为石墨，所述活化过程的转速为200～1000rpm，然后与酸性高锰酸钾溶液混合，得到混合溶液，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1～20:1，将所述混合溶液进行热处理，得到除镉吸附剂粗品。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化后得到的碳材料的比表面积为500～1200cm2/g。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述机械力化学活化使用的设备包括球磨机、棒磨机和柱磨机中的任意一种或至少两种的组合。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述机械力化学活化使用的设备为球磨机，球料比为1～30:1。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述机械力化学活化使用的设备为球磨机，所述球料比为5～15:1。
11.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述球磨为干法球磨。
12.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化过程的转速为400～1000rpm。
13.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活化过程的时间为0.5～30h。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述活化过程的时间为4～20h。
15.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料为废旧锂离子电池负极石墨材料。
16.如权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述废旧锂离子电池负极石墨材料的制备方法，包括如下步骤：
从废旧锂离子电池中得到负极极片，将所述负极极片进行剥离过程，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂混合，固液分离，干燥，煅烧，得到碳材料。
17.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述剥离过程包括：将所述负极极片裁剪后浸于水中，在超声和/或搅拌下剥离。
18.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述浸出剂包括酸和/或氧化剂。
19.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述酸包括盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意一种或至少两种的组合。
20.如权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂包括双氧水和/或过硫酸钠。
21.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述悬浊液与浸出剂混合的时间为0.1～4h。
22.如权利要求21所述的制备方法，其特征在于，所述悬浊液与浸出剂混合的时间为0.5～4h。
23.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述悬浊液与浸出剂的体积比为1～50:1。
24.如权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述悬浊液与浸出剂的体积比为5～30:1。
25.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为60～100℃。
26.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为6～15h。
27.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为200～800℃。
28.如权利要求27所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为400～600℃。
29.如权利要求16所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为0.1～10h。
30.如权利要求29所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的时间为1～5h。
31.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酸性高锰酸钾溶液的浓度为0.01～2mol/L。
32.如权利要求31所述的制备方法，其特征在于，所述酸性高锰酸钾溶液的浓度为0.1～0.8mol/L。
33.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1～20:1。
34.如权利要求33所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.5～10:1。
35.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的pH为1.8～2.2。
36.如权利要求35所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液的pH调节方式为采用硝酸和/或盐酸进行调节。
37.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热处理包括水热反应。
38.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热处理的过程为原位包覆过程。
39.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，热处理的温度为20～100℃。
40.如权利要求39所述的制备方法，其特征在于，热处理的温度为20～70℃。
41.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，热处理的时间为10～600min。
42.如权利要求41所述的制备方法，其特征在于，热处理的时间为50～300min。
43.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，热处理的搅拌速度为50～1000rpm。
44.如权利要求43所述的制备方法，其特征在于，热处理的搅拌速度为100～500rpm。
45.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：对所述除镉吸附剂粗品进行固液分离和干燥的过程，得到除镉吸附剂。
46.如权利要求45所述的制备方法，其特征在于，所述固液分离包括过滤和/或离心。
47.如权利要求45所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～200℃。
48.如权利要求47所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为60～90℃。
49.如权利要求45所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为0.1～24h。
50.如权利要求49所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的时间为6～24h。
51.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)从废旧锂离子电池中得到负极极片，将所述负极极片裁剪后浸于水中，在超声和/或搅拌下剥离，然后过筛和分离得到碳材料的悬浊液，将所述悬浊液与浸出剂按体积比为5～30:1混合0.5～4h，所述浸出剂包括酸和/或氧化剂，固液分离，60～100℃干燥6～15h，400～600℃煅烧1～5h，得到纯化碳材料；
(2)采用球磨机对纯化碳材料进行机械力化学活化，球料比为5～15:1，活化转速为400～1000rpm，活化时间为4～20h，得到碳材料；
(3)将所述碳材料和0.1～0.8mol/L的酸性高锰酸钾溶液混合，所述混合溶液中碳材料与酸性高锰酸钾的质量之比为0.1～5:1，采用硝酸进行调节得到pH为1.8～2.2的混合溶液，将所述混合溶液20～70℃进行水热反应50～300min，搅拌速度为50～1000rpm，得到除镉吸附剂粗品；
(4)对所述除镉吸附剂粗品进行过滤和/或离心，60～90℃干燥6～24h，得到除镉吸附剂。
52.一种如权利要求1-5之一所述除镉吸附剂的用途，其特征在于，所述除镉吸附剂用于含镉污水处理领域。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910172459.2A CN109745948B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910172459.2A CN109745948B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109745948A CN109745948A (zh) | 2019-05-14 |
| CN109745948B true CN109745948B (zh) | 2020-10-16 |
Family
ID=66408133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910172459.2A Active CN109745948B (zh) | 2019-03-07 | 2019-03-07 | 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109745948B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112429799A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-03-02 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种去除废水中的镉的方法 |
| CN113042067A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 中国矿业大学 | 一种基于废弃锂电池负极碳材料制备氢转移催化剂的方法 |
| CN114950361B (zh) * | 2022-04-29 | 2023-09-29 | 上海交通大学 | 一种通过废旧锂电池制备复合吸附剂的方法 |
| CN115646438B (zh) * | 2022-07-20 | 2024-04-02 | 上海交通大学 | 一种通过废旧锂电池负极石墨制备染料吸附剂的方法 |
| CN117417051B (zh) * | 2023-12-19 | 2024-05-03 | 同济大学 | 一种含镉废水处理方法及处理装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1817441A (zh) * | 2006-01-16 | 2006-08-16 | 上海自来水市北科技有限公司 | 去除水中镉的吸附材料及其制备方法 |
| CN101962184A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-02 | 福建农林大学 | 一种机械力化学法制备活性炭的方法 |
| CN104538645B (zh) * | 2014-12-22 | 2016-09-28 | 山西大学 | 用于固体氧化物燃料电池的活性煤焦粉体的制备方法 |
| CN106276857B (zh) * | 2016-08-12 | 2018-06-26 | 上海交通大学 | 一种制备功能化碳材料的方法 |
| CN107887666B (zh) * | 2016-09-29 | 2018-09-25 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种废旧锂离子电池负极材料的回收方法 |
-
2019
- 2019-03-07 CN CN201910172459.2A patent/CN109745948B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109745948A (zh) | 2019-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109745948B (zh) | 一种除镉吸附剂、及其制备方法和用途 | |
| CN108704611B (zh) | 一种磁性锰铁氧化物负载的介孔纤维素生物炭复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN108311153B (zh) | 负载纳米级ZnO的磁性生物炭复合光催化剂及其制备方法 | |
| CN105536703A (zh) | 一种一步合成磁性生物炭的制备方法 | |
| CN112978983B (zh) | 基于铁基生物炭的重金属络合废水处理及其资源化工艺 | |
| CN109012641B (zh) | 一种改性钢渣重金属吸附剂的制备方法 | |
| CN103846076B (zh) | 一种磁性氧化石墨烯的制备方法 | |
| CN114452936B (zh) | 一种基于芬顿污泥的磁性吸附剂的制备方法及应用 | |
| CN110841654A (zh) | 负载零价铁的铁锰氧化物复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN107739031B (zh) | 一种以菌渣废料制备锂离子碳负极材料的方法 | |
| CN113908799B (zh) | 一种磁性普鲁士蓝纳米粘土的制备方法和应用 | |
| CN108393067B (zh) | 一种原位合成四氧化三锰/石墨烯复合吸附剂的方法、其产品及应用 | |
| Wang et al. | High-efficiency electrochemical removal of Cd (II) from wastewater using birnessite-biochar composites: performance and mechanism | |
| CN106076257A (zh) | 一步法制备钢渣‑城市污泥磁性吸附材料的方法 | |
| CN113578267A (zh) | 用于富集核废水中铀的多晶型纳米氧化镁生物炭吸附剂 | |
| CN115318270B (zh) | 废旧锌锰电池负极材料资源化制备光催化剂的方法及其应用 | |
| CN113307262B (zh) | 一种高度石墨化生物炭基材料的制备方法及其应用 | |
| Hao et al. | Sustainable efficient utilization of magnetic porous biochar for adsorption of orange G and tetracycline: Inherent roles of adsorption and mechanisms | |
| CN114259980A (zh) | 一种利用气流床煤气化细灰制备重金属吸附稳定剂的方法 | |
| CN115448439A (zh) | 一种纳米零价铁/还原氧化石墨烯复合材料联合氧化剂去除水体硝态氮的方法 | |
| CN103406098A (zh) | 一种可磁分离竹炭材料的制备方法 | |
| CN111943330A (zh) | 一种用于电容去离子技术电极的复合材料制备及其应用 | |
| CN110743491A (zh) | 一种α-FeOOH@硅藻土复合材料的制备方法及应用 | |
| WO2024077831A1 (zh) | 一种基于芬顿污泥制备两级吸附材料的方法及应用 | |
| CN117899818A (zh) | 用于吸附水中草甘膦的负载氧化铁的磁性活性炭颗粒材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |