CN109967041A - 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用 - Google Patents

一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109967041A
CN109967041A CN201910141553.1A CN201910141553A CN109967041A CN 109967041 A CN109967041 A CN 109967041A CN 201910141553 A CN201910141553 A CN 201910141553A CN 109967041 A CN109967041 A CN 109967041A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bimetallic
activated carbon
magnetic
peanut shell
magnetic bio
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.)
Granted
Application number
CN201910141553.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109967041B (zh
Inventor
郭飞强
李晓蕾
彭旷野
蒋孝晨
赵兴民
郭成龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN201910141553.1A priority Critical patent/CN109967041B/zh
Publication of CN109967041A publication Critical patent/CN109967041A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109967041B publication Critical patent/CN109967041B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/046—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28009—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用。以花生壳为原料，引入FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O二元混合体系作为赋磁物质，以CO2作为物理活化剂，通过浸渍和热处理一次性完成活化和磁化步骤，实现磁性活性炭制备过程的简化和磁性活性炭的改性，并将制备的Fe‑Mg双金属磁性生物质活性炭应用于阳离子染料废水处理。本发明利用生物质农林废弃物处理染料废水，且制备工艺简单、成本低、环境污染小。通过二元体系的引入，形成Fe3O4/MgO复合纳米颗粒，尤其适合用于孔雀石绿染料的吸附处理，且吸附剂易回收，对实际待处理污水的pH要求低，有利于大规模的工业应用。

Description

一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在 废水处理上应用
技术领域
本发明涉及磁性活性炭制备与吸附领域，具体涉及一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用。
背景技术
染料是工业废水中污染最严重的部分，我国每年产生的染料废水超过700,000吨，其中约有1000吨染料废水被排放到水体系统中，对人类健康和水生生物的生长构成巨大威胁。孔雀石绿是一种典型的三苯甲烷类化合物，作为碱性阳离子染料在纺织工业中应用广泛。此外，孔雀石绿还作为抗菌剂和杀寄生虫剂应用在水产养殖业中。由于其致癌、致突变和致畸性，将孔雀石绿排入水体，将威胁水生生物的生长和繁殖，且可造成人体肝、肾和肠的不可逆损伤。用于处理染料废水的技术主要包括物理吸附、化学沉淀、氧化还原、过滤、电解和离子交换等。其中，吸附法以其效果可观、操作简单、无二次污染等优点得到广泛的认可。在吸附剂的选择上，与昂贵且不可再生的氧化石墨烯、碳纳米管和沸石等材料相比，以来源广泛、价格低廉的生物质作为原材料制备活性炭，既可以获得具有良好的结构性质、可观的比表面积和潜在的高表面反应活性的吸附剂，又可以合理利用农林废弃物，达到以废治废的目的。
然而，传统的生物质活性炭难以从液相中分离回收和缺乏选择性吸附位点的缺点限制了其在废水处理中的大规模高效应用。因此，磁分离技术被引入活性炭的制备过程，产生了磁性活性炭的概念。磁性活性炭是一种兼具高比表面积和磁性能的多孔碳材料。通过在活性炭表面及内部孔道中负载磁性物质，使分散在液相污染物中的活性炭可以通过外加磁场实现快速聚集并从液相中分离出来。它克服了传统冗长的过滤步骤造成的过滤器堵塞和二次污染的缺点，并实现了从废水中快速有效地去除污染物。磁性活性炭可以通过外部磁场实现快速回收，并且可以在不损失活性位点的情况下重复使用，这对于吸附剂的再生和循环使用具有重要意义。
CN108913175A公开了一种基于废弃生物质的磁性活性炭吸附剂及其制备方法与应用。通过引入FeCl3·6H2O作为赋磁物质，CO2作为活化剂，采用浸渍法制备磁性活性炭的前驱体，获得兼具磁性和高吸附能力的磁性活性炭。此工艺步骤简单、成本低廉、获得较为理想的效果，但到目前为止，大多数国内外研究都集中于引入单一组分物质与生物质原料混合，形成在无定形碳骨架上负载单一成分（如Fe2O3，Fe3O4）的磁性生物质活性炭。在保持磁性的前提下，引入二元或多元组分发挥混合组分之间的协同效应，可能对于提高材料的吸附性能甚至创造新的特性具有重要意义。
CN108144582A公开了一种制备磁性活性炭的方法及由该方法制备的磁性活性炭。分别取一定质量ZnCl2溶解于水中获得溶液A，取Fe(NO3)3·9H2O和十二烷基三甲基氯化铵溶解在水中水浴30 min获得溶液B，采用浸渍法用溶液A、B处理生物质原料，并在压力为10KPa、活化温度为500-600℃条件下活化一段时间。将产物于沸水中煮30 min、水洗、过滤、干燥、研磨后获得磁性活性炭。本方法采用ZnCl2为化学活化剂，存在一定的环境污染问题；且制备步骤较为繁琐，获得的磁性活性炭磁力强度不高。
综上所述，现有磁性生物质活性炭的制备工艺普遍存在工艺步骤繁琐、制备成本较高、反应物污染环境、磁性和吸附能力不够理想的问题。此外，在生物质形成的碳骨架上负载二元或多元复合磁性纳米颗粒，可能对提高材料的磁性能或形成选择性吸附特性具有重要意义。
发明内容
针对现有技术问题，本发明的目的在于提供一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用。将花生壳原料浸渍于FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O的二元混合溶液中制备前驱体，通过在CO2气氛中采用一步法制备Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭，在生物质形成的无定形碳骨架上产生Fe3O4/MgO复合纳米颗粒。该方案制备步骤简单，原料及生产工艺成本低廉，采用物理活化法降低了对环境造成的污染。所得活性炭磁性回收效果可观，且MgO纳米颗粒提供了丰富的吸附位点，显著提高了活性炭对孔雀石绿染料的吸附能力。
为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，以生物质花生壳粉末为原料，引入金属盐与花生壳粉末混合浸渍，所述花生壳粉末、六水合三氯化铁与六水合氯化镁的质量比为2:1:0.25-1.5，所述金属盐由六水合三氯化铁和六水合氯化镁混合而成。
作为改进的是，所述花生壳粉末、六水合三氯化铁与六水合氯化镁的质量比为2:1:1.5。
上述双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将洁净的花生壳粉碎至60-100目花生壳粉，干燥备用；步骤2，分别称取FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入花生壳粉，磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；步骤3，首先通入CO2脱气30 min，称取前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为N2，自然冷却获得Fe-Mg双金属生物质活性炭吸附剂。
作为改进的是，步骤3中的升温速率为10 ℃/min，CO2气体流量250 mL/min，N2的流量为150 mL/min。
上述双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂在阳离子染料废水的吸附处理上的应用。
作为改进的是，所述阳离子染料废水为孔雀石绿，其初始浓度为800 mg/L。
作为改进的是，所述阳离子染料废水的pH为2-11。
有益效果：
本发明以花生壳为原料，引入FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O二元混合体系作为赋磁物质，以CO2作为物理活化剂，通过浸渍和热处理一次性完成活化和磁化步骤，实现磁性活性炭制备过程的简化和磁性活性炭的改性，并将制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭应用于阳离子染料废水处理。与现有技术相比，本发明的优势在于以下几点：
1.原料来源广泛，成本低廉。在常规活性炭的制备过程中，通常采用酸洗步骤去除灰分。然而磁性活性炭不适用于酸洗去除灰分，其中的Fe3O4或Fe2O3溶解于酸性溶液中将导致材料磁性的丧失。在众多以农林废弃物为代表的生物质资源中，花生壳含有较高的固定碳含量和较低的灰分，是制备磁性活性炭的优良原料；
2.制备过程简单，成本低廉，有利于实现大规模的工业应用。制备过程仅包括浸渍和热处理步骤，引入FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O最终通过水解和在CO2氛围下的氧化还原反应生成Fe3O4和MgO纳米颗粒（如图2所示）；引入CO2作为物理活化剂，减少了对环境的污染；
3.本发明制备方法制备了兼具磁性和高吸附性能的生物质活性炭。在制备过程中，FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O最终通过水解和在CO2氛围下的氧化还原反应生成Fe3O4和MgO纳米颗粒，保证了活性炭的磁性。同时，MgO纳米颗粒具有较高的比表面积和活跃的边缘/角落位点，Mg-OH与孔雀石绿的N原子之间形成的分子间氢键显著提高了Fe-Mg双金属磁性生物质活性碳对孔雀石绿染料的吸附能力。对比同等实验条件下获得的单金属Fe磁性生物质活性炭（对比例1），大量MgO纳米颗粒的存在占据了材料的部分孔隙结构，使材料的比表面积稍有降低，磁力强度有所减弱，但其对含N染料的选择性吸附能力增强了4倍以上。通过1.2T的简易磁棒，依然可以实现Fe-Mg双金属磁性生物质活性碳的快速回收。
4.本发明制备的磁性活性炭吸附剂在较大的pH范围内均保持较高吸的附能力，且在pH = 6-11的范围内吸附性能较为稳定，对污水处理能力强，对实际污水的pH条件要求不高，有利于实现大规模的工业应用。
附图说明
图1为实施例1-4和对比例1制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭对孔雀石绿染料的吸附量对比图；
图2为实施例4和对比例1制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭的XRD图；
图3为实施例4制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭的VSM图；
图4为实施例4制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭对孔雀石绿染料的吸附量随溶液pH的变化情况；
图5为实施例4制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭通过1.2 T的磁铁棒实现固液分离的过程图，其中，1-1.2 T的磁铁棒，2-Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭吸附剂，3-吸附后的孔雀石绿染料。
具体实施方式
现结合图1-4和具体实施例来对本发明展开详细说明，但不用来限定本发明的范围。实施例中使用的技术手段，如无特别说明，均使用本领域常规手段。
实施例1
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，包括以质量计的组分：花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 2.5 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和2.5 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20 g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，维持溶液原pH值，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为950.96 mg/g。
实施例2
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 5 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和5 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，维持溶液原pH值，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为1733.77 mg/g。
实施例3
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 10 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和10 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，维持溶液原pH值，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为2190.02 mg/g。
实施例4
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。所制得的活性炭比表面积为633.35 m2/g。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，维持溶液原pH值，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为3240.43 mg/g。
在实施例范围内，实施例4制备的活性炭吸附剂对孔雀石绿染料的吸附能力最强。本实施例制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭的VSM图如图3所示。从图中可以看出，实施例4中制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭表现出顺磁性，其饱和磁化强度M s为3.35emu/g，剩磁强度M r为0.83 emu/g，矫顽力H c为125.47 Oe，M r/M s值为24.78%。应用到吸附过程中，Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭在孔雀石绿染料中完成吸附工作后，可以通过1.2T的磁铁棒从液体中回收。
实施例5
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为6，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为3998.32 mg/g。
实施例6
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为8，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为3999.69 mg/g。
实施例7
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为10，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为4000.03 mg/g。
实施例8
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为11，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为4000.88 mg/g。
对比例1
一种单金属Fe磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20 g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得单金属Fe磁性生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得单金属Fe磁性生物质活性炭。所制得的活性炭比表面积为723.06 m2/g。
将制得的单金属Fe磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，维持溶液原pH值，置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为506.04mg/g。
作为实施例4的对比例，对比例1中制备的单金属Fe磁性生物质活性炭表现出顺磁性，其饱和磁化强度M s为6.22 emu/g，剩磁强度M r为0.62 emu/g，矫顽力H c为81.01 Oe，M r/M s值为9.97%。应用到吸附过程中，单金属Fe磁性生物质活性炭在孔雀石绿染料中完成吸附工作后，可以通过1.2T的磁铁棒从液体中回收。
对比例2
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为2，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为1430.80 mg/g。
对比例3
一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，花生壳粉20 g，FeCl3·6H2O 10 g，MgCl2·6H2O 15 g。
制备方法如下：
步骤1，将花生壳用去离子水洗涤，在105 ℃下干燥48 h，粉碎至60-100目干燥备用；
步骤2，分别称取10 g FeCl3·6H2O和15 g MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入20g花生壳粉末，在室温下磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；
步骤3，首先通入流速为250 mL/min的CO2脱气30 min，称取约6 g前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为流速为150 mL/min的N2，在氮气流中自然冷却获得Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭。
将制得的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂用于孔雀石绿染料废水的吸附处理，称取0.01 g吸附剂与50 mL浓度为800 mg/L的孔雀石绿溶液混合于150 mL锥形瓶中，调节溶液pH为4，并置于恒温振荡箱中在25 ℃下震荡24 h。对孔雀石绿的吸附量为3569.68 mg/g。
比较实施例1-4制备的改性双金属磁性生物质活性炭的性能，可见本发明的改性双金属磁性生物质活性炭兼具强吸附能力强和磁性，方便回收，且原料和制备工艺成本低廉，制备方法简单，对环境污染小，应用前景广。
比较实施例4和对比例1制备的改性双金属磁性生物质活性炭的性能，结合图1、图5可以看出，本发明引入MgCl2·6H2O制备的Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭对孔雀石绿的吸附能力显著提高，但使材料的比表面积和磁性略有降低。如图5所示，Fe-Mg双金属磁性生物质活性炭在溶液中完成吸附工作后，依然可以借助1.2 T的磁铁棒实现固液分离。
比较实施例5-8以及对比例2-3制备的改性双金属磁性生物质活性炭的性能，结合图4可以看出，改性双金属磁性生物质活性炭作为吸附剂处理孔雀石绿染料废水时，当废水的pH值在6-11范围内时，可以获得稳定的高吸附量。
以上所述仅为本发明的实施方式，本发明的保护范围不限于上述的实施案例，凡依本发明申请专利范围所做变化和修饰，皆应属本发明的涵盖范围，本申请所要求的保护范围如本申请权利要求书所示。

Claims (7)

1.一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，其特征在于，以生物质花生壳粉末为原料，引入金属盐与花生壳粉末混合浸渍，所述花生壳粉末、六水合三氯化铁与六水合氯化镁的质量比为2:1:0.25-1.5，所述金属盐由六水合三氯化铁和六水合氯化镁混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂，其特征在于，所述花生壳粉末、六水合三氯化铁与六水合氯化镁的质量比为2:1:1.5。
3.根据权利要求1-2任一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将洁净的花生壳粉碎至60-100目花生壳粉，干燥备用；步骤2，分别称取FeCl3·6H2O和MgCl2·6H2O溶于150ml去离子水中，加入花生壳粉，磁力搅拌12 h后，抽滤取固体置于105 ℃烘箱中干燥24 h，获得Fe-Mg双金属生物质活性炭的前驱体；步骤3，首先通入CO2脱气30 min，称取前驱体固体粉末置于卧式管式炉中，设置活化温度为800 ℃，在CO2氛围中活化90 min，活化结束后将CO2切换为N2，自然冷却获得Fe-Mg双金属生物质活性炭吸附剂。
4.根据权利要求3所述的一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤3中的升温速率为10 ℃/min，CO2气体流量250 mL/min，N2的流量为150 mL/min。
5.基于权利要求1所述的一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂在阳离子染料废水的吸附处理上的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述阳离子染料废水为孔雀石绿，其初始浓度为800 mg/L。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述阳离子染料废水的pH为2-11。
CN201910141553.1A 2019-02-26 2019-02-26 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用 Active CN109967041B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910141553.1A CN109967041B (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910141553.1A CN109967041B (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109967041A true CN109967041A (zh) 2019-07-05
CN109967041B CN109967041B (zh) 2020-08-04

Family

ID=67077356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910141553.1A Active CN109967041B (zh) 2019-02-26 2019-02-26 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109967041B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113042058A (zh) * 2021-03-15 2021-06-29 苏州迪福润特环境科技有限公司 生物炭负载铁酸镁过硫酸盐催化剂及其制备方法和应用
CN114405471A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN117225373A (zh) * 2022-09-09 2023-12-15 江苏峰科环保科技有限公司 一种基于固体废弃物的吸附过滤材料及制备方法和应用

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100133196A1 (en) * 2007-08-18 2010-06-03 Boris Mikhail Khudenko Combined gravity separation-filtration for conducting treatment processes in solid-liquid systems
CN102908978A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 江西理工大学 原位反应制备高效吸附剂
CN102908979A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 江西理工大学 一种多孔氧化镁高效吸附剂的制备方法
CN105536703A (zh) * 2015-12-25 2016-05-04 华中农业大学 一种一步合成磁性生物炭的制备方法
CN106268639A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 浙江沁园水处理科技有限公司 一种吸附重金属的纳米MgO活性炭的制备方法
CN107008230A (zh) * 2017-05-26 2017-08-04 湖南农业大学 磁性复合吸附剂及其制备方法
CN107486151A (zh) * 2017-08-23 2017-12-19 江苏海普功能材料有限公司 一种制备可再生含镁重金属吸附剂的方法及其所制备的吸附剂
DE102016216589A1 (de) * 2016-09-01 2018-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetisierte Aktivkohlen und Verfahren zu deren Herstellung
CN108671886A (zh) * 2018-04-25 2018-10-19 中国矿业大学 一种基于废弃生物质的磁性活性炭吸附剂及其制备方法与应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100133196A1 (en) * 2007-08-18 2010-06-03 Boris Mikhail Khudenko Combined gravity separation-filtration for conducting treatment processes in solid-liquid systems
CN102908978A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 江西理工大学 原位反应制备高效吸附剂
CN102908979A (zh) * 2012-11-12 2013-02-06 江西理工大学 一种多孔氧化镁高效吸附剂的制备方法
CN105536703A (zh) * 2015-12-25 2016-05-04 华中农业大学 一种一步合成磁性生物炭的制备方法
CN106268639A (zh) * 2016-08-25 2017-01-04 浙江沁园水处理科技有限公司 一种吸附重金属的纳米MgO活性炭的制备方法
DE102016216589A1 (de) * 2016-09-01 2018-03-01 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Magnetisierte Aktivkohlen und Verfahren zu deren Herstellung
CN107008230A (zh) * 2017-05-26 2017-08-04 湖南农业大学 磁性复合吸附剂及其制备方法
CN107486151A (zh) * 2017-08-23 2017-12-19 江苏海普功能材料有限公司 一种制备可再生含镁重金属吸附剂的方法及其所制备的吸附剂
CN108671886A (zh) * 2018-04-25 2018-10-19 中国矿业大学 一种基于废弃生物质的磁性活性炭吸附剂及其制备方法与应用

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113042058A (zh) * 2021-03-15 2021-06-29 苏州迪福润特环境科技有限公司 生物炭负载铁酸镁过硫酸盐催化剂及其制备方法和应用
CN114405471A (zh) * 2022-01-27 2022-04-29 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN114405471B (zh) * 2022-01-27 2023-12-22 东南大学 一种铝铁双金属改性生物炭除磷材料及其制备方法
CN117225373A (zh) * 2022-09-09 2023-12-15 江苏峰科环保科技有限公司 一种基于固体废弃物的吸附过滤材料及制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN109967041B (zh) 2020-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Adsorption removal and reuse of phosphate from wastewater using a novel adsorbent of lanthanum-modified platanus biochar
CN105381780B (zh) 一种吸附‑超导磁分离除砷锑的磁性吸附剂及其制备方法
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
CN103191699B (zh) 一种铁氧体/石墨烯复合吸附剂及其制备、使用方法
CN107262037B (zh) 一种海泡石羟基氧化铁活性炭复合吸附剂的制备与应用
CN109967041A (zh) 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用
CN106423051A (zh) 一种磁性活化水热生物炭微球的制备方法与应用
CN108671886A (zh) 一种基于废弃生物质的磁性活性炭吸附剂及其制备方法与应用
CN109847695A (zh) 磁性桑树杆生物炭吸附剂的制备方法
Zhang et al. Characterization of La–Mg-modified palygorskite and its adsorption of phosphate
CN111871361B (zh) 环境修复材料及其制备方法和应用
CN107913662A (zh) 一种新颖的磁性铁/镧复合除砷吸附材料及其制备方法
CN105727907A (zh) 一种磁性柿单宁复合吸附材料及其制备方法
CN107469765A (zh) 一种硅藻土/铁酸镁复合材料的制备方法
CN112007644B (zh) 基于盐模板法回收芬顿污泥制备二维Fe/Fe3O4光催化剂的方法
CN109772259A (zh) 利用电镀污泥处理电镀废水的方法和重金属离子吸附剂
CN114425305B (zh) 一种汞吸附材料及其制备方法和在烟气或溶液脱汞方面的应用
CN106040244A (zh) 一种用于芬顿反应的负载型固体催化剂及其制备方法
CN102553526A (zh) 一种银修饰磁性碳纳米管去除水中汞离子的方法及其再生方法
CN104645932B (zh) 一种铁锰氧化物复合改性沸石及其制备方法与应用
CN102294226A (zh) 竹炭负载Au-TiO2复合材料的制备方法及其应用
CN108404880A (zh) 一种无机除磷吸附剂的制备方法
CN106943998A (zh) 一种用于去除水中亚甲基蓝的磁性活性炭的制备方法
CN112675804B (zh) 一种水合碳酸铈除磷吸附剂及其制备方法与应用
CN112774625A (zh) 氧化锆掺杂磁性高表面活性炭复合材料、制备方法及应用

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