CN110342580A - 一种微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微波辅助制备活性炭‑二氧化锰纳米复合材料的方法,属于纳米材料技术领域。将杨木屑置高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定滴加乙醇溶液,在温度为50~80℃条件下反应0.2~0.4h,保持温度不变继续加入磷酸溶液,活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;将负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为400~700℃保温20~40min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭‑二氧化锰纳米复合材料。本方法制备的活性炭‑二氧化锰纳米复合材料,需进一步加工,增强了活性炭吸附多种重金属离子的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,属于纳米材料技术领域。
背景技术
随着现代工业的快速发展,废水的排放量急剧增加。其中,冶炼,采矿,化工等行业排放的废水中含有多种重金属离子例如铅、汞、镉等等。这些重金属离子会对人体健康造成极大的危害。物理吸附是一种廉价高效的处理废水方法,其中活性炭具有高比表面积,吸附效果好的特点。但是对于重金属离子,活性炭的吸附效率低,吸附效果差。引入二氧化锰负载在活性炭上,可以很好地解决这一问题。二氧化锰作为一种重要的功能性无机材料,其来源丰富,价格低廉,环境友好。纳米二氧化锰其独特的八面体结构可以吸附大多数的重金属离子,同时其抗干扰性强,对于钾、钠、镁等离子吸附性不强。若将其单独用于吸附重金属离子,会出现大量团聚,回收困难,二次污染等问题。将二氧化锰负载在活性炭上,活性炭的高比表面积可以为纳米二氧化锰提供众多吸附点位,使纳米二氧化锰对重金属离子的吸附能力充分发挥,同时活性炭容易回收,便于废料的后续处理。
微波作为一种高效的加热手段,其特点为加热快,可控性高,耗能低,运用到材料的制备中可以极大缩短材料制备时间。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本发明提供一种微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法。本方法制备的活性炭-二氧化锰纳米复合材料,需进一步加工,增强了活性炭吸附多种重金属离子的能力。将本发明制备的活性炭-二氧化锰纳米复合材料用于含重金属离子的废水处理,具有操作简单,成本低,可控性好的优点。本发明通过以下技术方案实现。
一种微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将杨木屑置于浓度为0.1~0.5mol/L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定滴加浓度为0.1~0.5mol/L乙醇溶液,在温度为50~80℃条件下反应0.2~0.4h,保持温度不变继续加入磷酸溶液,活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为400~700℃保温20~40min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
所述步骤1中杨木屑粒度为40目,杨木屑能被其他生物质替换。
所述步骤1中高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的1.5~2.5倍。
所述步骤1中磷酸溶液浓度为10wt%~30wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为100ml:100ml~500ml:100ml。
上述过滤方式为真空抽滤或筛网过滤,干燥方式为真空干燥、鼓风干燥、喷雾干燥或冷冻干燥。
本发明的制备方法中,高锰酸钾与乙醇在中性条件下即可反应,整个过程无需超声、球磨等强外力作用。温和的反应条件及低成本的特点使得该方案可实现活性炭-二氧化锰复合材料的大规模制备,所得到的复合材料可广泛应用于重金属离子废水处理。
针对现有技术存在的不足,本发明人经过长期的实践与研究,提出了本发明的技术方案,本方案可实现高质量活性炭-二氧化锰复合材料的制备。经过磷酸预处理,使用磷酸将木屑骨架结构固定,在微波加热之后这些骨架将会保留,从而极大提高活性炭材料的比表面积,在增加活性炭层间距的同时,引入少量含氧官能团,得到处理后的活性炭。在本发明中,所形成的类活性炭结构体拥有超过900m2/g的比表面积,远大于未改性生物炭的比表面积,对于生物炭,其比表面积通常小于10m2/g。处理后的活性炭大的比表面积能使小分子在渗透压作用下,不断向层间扩散,且能实现高负载量。活性炭与高锰酸钾在震荡或静置条件下反应,这一过程中高锰酸钾逐渐与碳反应,形成二氧化锰,并且二氧化锰能在碳纳米片上垂直生长。所得到的复合材料中,碳纳米片片层的共轭结构保持较好,相比于还原的氧化活性炭具有更低缺陷;二氧化锰纳米片在碳纳米片上垂直生长,且分布均匀;所得到的复合材料呈现出多孔结构,碳纳米片表面存在明显的褶皱。由于碳纳米片的共轭结构保持较好,无需进行还原处理。
通过采用上述技术,与现有技术相比,本发明的有利优势在于:
(1)以杨木木屑或其他生物质木屑为原料,原料来源广泛,成本低廉。
(2)本发明操作条件温和,无需超声、剪切、球磨、高温等高能耗过程,所用操作均在较低温度下进行,能耗低且产物形貌可控。
(3)本发明制得复合材料中碳材料的缺陷少,导电性能优异,二氧化锰在碳纳米片上均匀地垂直生长。
(4)本发明无需将木屑完全氧化成为氧化活性炭,再与二氧化锰前驱体反应制备复合材料,而是木屑直接于高锰酸钾反应,反应后无需进一步的还原处理。所得到的复合材料能更充分地发挥碳材料和二氧化锰优势的同时,也具有很好的协同效应。
总之,本发明的制备方法中,高锰酸钾与木屑的反应在整个过程无需超声、剪切、球磨等强外力作用。温和的反应条件及低成本的特点使得该方案可实现碳/二氧化锰复合材料的高效、大规模制备。此外,所得到的复合材料仍保持了骨架碳的疏松结构,复合材料中的二氧化锰能进一步反应为硫化物、氮化物。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图;
图2是本发明实施例2制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图;
图3是本发明实施例3制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图;
图4是本发明实施例4制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图;
图5是本发明实施例5制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本发明作进一步说明。
实施例1
该微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将3g的40目杨木屑置于浓度为0.5mol/L、0.1L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定滴加(滴定速度为10mL/min)浓度为0.5mol/L乙醇溶液(高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的1.5倍),在温度为50℃条件下反应0.2h,保持温度不变继续加入磷酸溶液(磷酸溶液浓度为10wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为500ml:100ml),活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为400℃保温20min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
本实施例制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图如图1所示,从图1中可以看出活性炭表面形成沟壑但是没有形成孔结构,表面有少量二氧化锰附着,可能是由于磷酸浓度较低导致活化不完全。
实施例2
该微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将3g的40目杨木屑置于浓度为0.1mol/L、0.1L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定(滴定速度为10mL/min)滴加浓度为0.1mol/L乙醇溶液(高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的2.5倍),在温度为80℃条件下反应0.4h,保持温度不变继续加入磷酸溶液(磷酸溶液浓度为30wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为100ml:100ml),活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为700℃保温40min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
本实施例制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图如图2所示,从图2中可以看出活性炭表面有明显的孔径,但是孔比较小,未形成蜂窝状,这可能是由于磷酸溶液体积较少,导致活化不均匀。
实施例3
该微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将3g的40目杨木屑置于浓度为0.2mol/L、0.1L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定(滴定速度为10mL/min)滴加浓度为0.2mol/L乙醇溶液(高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的2倍),在温度为60℃条件下反应0.3h,保持温度不变继续加入磷酸溶液(磷酸溶液浓度为25wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为200ml:100ml),活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为500℃保温30min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
本实施例制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图如图3所示,从图3中可以看出大颗粒活性炭已经有明显的孔径,以及二氧化锰附着在活性炭表面,但是二氧化锰分布不均匀。
实施例4
该微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将3g的40目杨木屑置于浓度为0.3mol/L、0.1L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定(滴定速度为10mL/min)滴加浓度为0.3mol/L乙醇溶液(高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的1.8倍),在温度为70℃条件下反应0.3h,保持温度不变继续加入磷酸溶液(磷酸溶液浓度为15wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为300ml:100ml),活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为600℃保温40min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
本实施例制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图如图4所示,从图4中可以看出活性炭表面有沟壑但是没有成孔,二氧化锰颗粒均匀分布在沟壑之中,没有成孔可能是因为磷酸浓度较低。
实施例5
该微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其具体步骤如下:
步骤1、将3g的40目杨木屑置于浓度为0.4mol/L、0.1L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定(滴定速度为10mL/min)滴加浓度为0.4mol/L乙醇溶液(高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的1.5倍),在温度为68℃条件下反应0.3h,保持温度不变继续加入磷酸溶液(磷酸溶液浓度为20wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为400ml:100ml),活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为660℃保温30min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
本实施例制备得到的活性炭-二氧化锰纳米复合材料SEM图如图5所示,从图5中可以看出活性炭表面有明显的蜂窝状孔径,孔径中负载有二氧化锰纳米颗粒,说明此浓度的磷酸活化和体积配比,能够满足活性炭载二氧化锰的要求。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其特征在于具体步骤如下:
步骤1、将杨木屑置于浓度为0.1~0.5mol/L高锰酸钾饱和溶液中充分搅拌混合30min,然后滴定滴加浓度为0.1~0.5mol/L乙醇溶液,在温度为50~80℃条件下反应0.2~0.4h,保持温度不变继续加入磷酸溶液,活化2h,活化结束后进行过滤、洗涤、干燥得到负载二氧化锰的杨木木屑;
步骤2、将步骤1得到的负载二氧化锰的杨木木屑在微波功率为960W的条件下升温至温度为400~700℃保温20~40min得到产物,产物经洗涤、过滤、干燥之后得到活性炭-二氧化锰纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其特征在于:所述步骤1中杨木屑粒度为40目,杨木屑能被其他生物质替换。
3.根据权利要求1所述的微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其特征在于:所述步骤1中高锰酸钾饱和溶液中高锰酸钾摩尔量为乙醇溶液中乙醇摩尔量的1.5~2.5倍。
4.根据权利要求1所述的微波辅助制备活性炭-二氧化锰纳米复合材料的方法,其特征在于:所述步骤1中磷酸溶液浓度为10wt%~30wt%,磷酸溶液与高锰酸钾饱和溶液的体积比为100ml:100ml~500ml:100ml。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111889069A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-06 | 成都易态科技有限公司 | 甲醛吸附-催化分解复合材料的制备方法 |
CN114653172A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-24 | 江苏理工学院 | 一种协同脱除VOCs和Hg0的方法 |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103332677A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-02 | 天津工业大学 | 一种利用植物纤维制备生物质碳基复合储能材料的方法 |
CN103466618A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-25 | 无锡宝禾生物科技有限公司 | 一种连续式生物质活性炭的制备方法 |
CN105148842A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-16 | 河北师范大学 | 一种氧化锰和生物炭复合吸附剂的制备方法 |
CN106229520A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-14 | 丁玉琴 | 一种生物质燃料电池用生物膜电极的制备方法 |
CN106241805A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-12-21 | 昆明理工大学 | 一种造纸黑液粗提取物‑木质素磺酸盐制备活性炭的方法 |
CN106395819A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-02-15 | 陕西易阳科技有限公司 | 一种木屑活性炭制备方法 |
CN207062199U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-03-02 | 昆明理工大学 | 一种生物质微波快速热解装置 |
CN108199033A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 泰顺永庆电力技术有限公司 | 一种锂电池用碳/二氧化锰复合材料的制备方法 |
CN108217733A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-29 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种碳-二氧化锰复合材料的制备方法 |
CN108557892A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-21 | 江苏大学 | 一种物相可控的锰的氧化物制备方法及应用 |
CN109110742A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 四川大学 | 利用锰化合物制备的中孔炭及制备方法 |
CN110479223A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-22 | 昆明理工大学 | 一种微波热解杨木屑同时制备富含苯酚生物质油及用于吸附重金属离子的生物质炭的方法 |
CN111137892A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-05-12 | 靖州县华荣活性炭有限责任公司 | 一种活性炭生产用酸拌料装置 |
-
2019
- 2019-06-20 CN CN201910535954.5A patent/CN110342580B/zh active Active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103332677A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-02 | 天津工业大学 | 一种利用植物纤维制备生物质碳基复合储能材料的方法 |
CN103466618A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-25 | 无锡宝禾生物科技有限公司 | 一种连续式生物质活性炭的制备方法 |
CN105148842A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-16 | 河北师范大学 | 一种氧化锰和生物炭复合吸附剂的制备方法 |
CN106229520A (zh) * | 2016-08-09 | 2016-12-14 | 丁玉琴 | 一种生物质燃料电池用生物膜电极的制备方法 |
CN106241805A (zh) * | 2016-08-23 | 2016-12-21 | 昆明理工大学 | 一种造纸黑液粗提取物‑木质素磺酸盐制备活性炭的方法 |
CN106395819A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-02-15 | 陕西易阳科技有限公司 | 一种木屑活性炭制备方法 |
CN207062199U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-03-02 | 昆明理工大学 | 一种生物质微波快速热解装置 |
CN109110742A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 四川大学 | 利用锰化合物制备的中孔炭及制备方法 |
CN108217733A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-29 | 浙江山峪科技股份有限公司 | 一种碳-二氧化锰复合材料的制备方法 |
CN108199033A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-22 | 泰顺永庆电力技术有限公司 | 一种锂电池用碳/二氧化锰复合材料的制备方法 |
CN108557892A (zh) * | 2018-06-07 | 2018-09-21 | 江苏大学 | 一种物相可控的锰的氧化物制备方法及应用 |
CN110479223A (zh) * | 2019-07-25 | 2019-11-22 | 昆明理工大学 | 一种微波热解杨木屑同时制备富含苯酚生物质油及用于吸附重金属离子的生物质炭的方法 |
CN111137892A (zh) * | 2019-11-21 | 2020-05-12 | 靖州县华荣活性炭有限责任公司 | 一种活性炭生产用酸拌料装置 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
刘宝忠: "《腐植酸基多孔炭的制备及其电化学性能》", 31 March 2017, 中国矿业大学出版社 * |
郑婵等: "活性炭/二氧化锰复合材料的制备及性能研究", 《福建工程学院学报》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111889069A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-06 | 成都易态科技有限公司 | 甲醛吸附-催化分解复合材料的制备方法 |
CN111889069B (zh) * | 2020-06-30 | 2022-08-09 | 成都易态科技有限公司 | 甲醛吸附-催化分解复合材料的制备方法 |
CN114653172A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-06-24 | 江苏理工学院 | 一种协同脱除VOCs和Hg0的方法 |
CN114653172B (zh) * | 2022-03-15 | 2023-11-14 | 江苏理工学院 | 一种协同脱除VOCs和Hg0的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110342580B (zh) | 2022-04-05 |
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