一种褐煤基磁性活性炭的制备方法及废水处理方法技术

本发明专利技术提出一种褐煤基磁性活性炭的制备方法，其包括：第一步，褐煤预处理，获得褐煤煤粉；第二步，浸渍混合，将褐煤煤粉与铁基活化剂混合；第三步，干燥、研磨；第四步，高温热解；第五步，干燥处理。该方法以褐煤为原料，采用化学活化手段进行催化热解制备煤基活性炭的制备方法及所制备的煤基活性炭作为吸附剂高效吸附废水中重金属离子的吸附方法，该方法简单，获得的吸附剂吸附性能高。获得的吸附剂吸附性能高。获得的吸附剂吸附性能高。

Preparation method of lignite based magnetic activated carbon and wastewater treatment method

【技术实现步骤摘要】
一种褐煤基磁性活性炭的制备方法及废水处理方法


[0001]本专利技术涉及工业废水处理
，具体涉及一种褐煤基磁性活性炭的制备方法及其在重金属离子废水处理中的应用。

技术介绍

[0002]随着工农业的迅速发展，由铅、铁、钴、铜、镍、铬、镉等重金属离子造成的水体污染已成为近年来危害最大的水体污染问题之一。重金属离子在水环境中能够稳定存在，不能被降解和破坏，而且重金属离子在人体内的累积量达到一定限值后，会带来中枢神经系统被破坏，发育障碍和神经行为障碍等一系列健康问题。因此妥善处理含重金属离子废水不但能够解决水污染问题，而且对废水污染导致人类健康问题的妥善解决具有重要价值。目前，去除污水中重金属离子的方法主要包括传统的化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤法、氧化还原法、生物法等，其中吸附法的应用最为广泛。而现阶段的研究主要集中在试剂制备合成吸附剂，造价成本普遍较高，且吸附效果不佳。
[0003]中国专利111318255A公开了一种磁性氧化石墨烯复合材料，通过将六水三氯化铁、醋酸钠、表面活性剂、乙二醇和氧化石墨烯进行反应，反应后得到Fe3O4@GO；将所述Fe3O4@GO与亚铁盐水溶液以及丙烯酸混合后得到混合溶液，将所述混合溶液超声分散后通入惰性气体并进行辐照处理；对所述辐照处理后的产物进行磁性分离、洗涤和干燥，得到磁性氧化石墨烯复合材料。本专利技术的磁性氧化石墨烯复合材料可增加GO的吸附位点，以提高其与重金属离子的吸附效果，但该吸附剂的制备成本过高，工艺十分复杂且过程不易控制。
[0004]中国专利113262764A专利技术了一种由纳米纤维素和纳米零价铁组成的三维网状结构的铁基纤维素纳米复合材料。该材料对重金属吸附及还原能力高、可以有效去除水环境中的重金属离子，但该吸附剂的制备成本高，工艺较复杂。
[0005]中国专利113244888A专利技术了一种提供的是利用镁离子对脱矿煤样进行改性的褐煤基吸附材料，可以形成更多的吸附有机染料的活性位点，进而提高了褐煤基吸附材料对有机染料的吸附性能，改性的褐煤基吸附材料的吸附量可以达到95.56mg/g，但其吸附效果还是不太理想。
[0006]因此，开发低成本和高效能的吸附剂用以吸附工业废水中的重金属离子具有重要意义。
[0007]褐煤是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于优质煤几乎被采空，褐煤已成为我国主要使用的煤，但由于褐煤的煤化程度太低，燃烧时会有大量的黑灰飘在空中，如果不经过洗煤处理和提炼，大量使用劣势褐煤会导致我国雾霾问题日益严重。因此，实现褐煤的资源化、高效、高附加值利用对于提升其应用价值具有重要的应用前景。与其他原料相比，煤炭资源来源广泛、价格低廉，以煤制备的煤基活性炭机械强度大、化学稳定性高。目前，本专利技术提出利用褐煤为原料制备一种对重金属离子具有优异吸附性能、制备方法简单、制备成本低的煤基活性炭制备方法，且实现褐煤的高附加值利用。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种褐煤基磁性活性炭的制备方法，以褐煤为原料，采用化学活化手段进行催化热解制备煤基活性炭的制备方法及所制备的煤基活性炭作为吸附剂高效吸附废水中重金属离子的吸附方法，该方法简单，获得的吸附剂吸附性能高。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种褐煤基磁性活性炭的制备方法，其包括：
[0010]第一步，褐煤预处理，获得褐煤煤粉；
[0011]第二步，浸渍混合，将褐煤煤粉与铁基活化剂混合；
[0012]第三步，干燥、研磨；
[0013]第四步，高温热解；
[0014]第五步，干燥处理。
[0015]其中，所述第一步进一步具体为将褐煤放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间12～24h，烘干后的褐煤破碎、研磨处理。
[0016]所述第二步进一步具体为将第一步筛分的褐煤煤粉与铁基活化剂混合，加入去离子水，搅拌使其充分混匀。
[0017]其中，褐煤煤粉与铁基活化剂的质量比为1:(0.2～3)。
[0018]其中，所述铁基活化剂是铁盐，铁氧化物等铁基化合物中的一种或者两种及两种以上的混合物。
[0019]其中，所述第三步进一步具体为将第二步搅拌后得到的混合料放到在鼓风干燥箱中干燥12～24h，干燥温度为100℃～120℃，干燥后再进行研磨。
[0020]其中，所述第四步进一步具体为将第三步得到的粉末状的混合料加入到热解反应器中进行高温热解，热解温度为以2～10℃/min的升温速率，升温至700～1000℃，并恒温反应0.5～5h。
[0021]其中，所述第五步进一步具体为将第四步得到的热解产物放入烘箱进行干燥处理，干燥后，得到磁性活性炭。
[0022]本专利技术还提供一种含有重金属离子废水的处理方法，其包括：
[0023]将本专利技术提供的磁性活性炭放入废水中，在15℃～40℃的条件下恒温震荡0.5～12h，静置一段时间，过滤。
[0024]其中，所述重金属离子包括铅，铁，钴，铜，镍，铬，镉中的一种或多种。
[0025]本专利技术的有益效果
[0026](1)本专利技术采用褐煤作为主要原料，使其原料成本大幅降低，同时制备工艺简易，节约了吸附剂的制造成本，并且实现了褐煤高附加值利用；
[0027](2)本专利技术制备的吸附剂可吸附铅，铁，钴，铜，镍，铬，镉等离子，吸附效果明显；
[0028](3)本专利技术中的磁性活性炭的制备工艺简单，吸附效果明显，成本低廉，拓宽了磁吸附材料的应用范围，具有广泛的应用前景；
[0029](4)本专利技术中的磁性活性炭对铅离子的最大吸附量可达1219.26mg/L，优于常规吸附剂吸附效果。
附图说明
[0030]图1是本专利技术的实施例1的方法合成的磁性活性炭的氮气吸附测试。
[0031]图2是本专利技术的实施例1的方法合成的磁性活性炭的红外光谱图。
[0032]图3是本专利技术的实施例1的方法合成的磁性活性炭对不同初始浓度铅离子溶液的吸附测试曲线。
具体实施方式
[0033]本专利技术提供一种褐煤基磁性活性炭的制备方法，其包括：
[0034]第一步，褐煤预处理，获得褐煤煤粉；
[0035]第二步，浸渍混合，将褐煤煤粉与铁基活化剂混合；
[0036]第三步，干燥、研磨；
[0037]第四步，高温热解；
[0038]第五步，干燥处理。
[0039]所述第一步进一步具体为将褐煤放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间12～24h，烘干后的褐煤破碎、研磨处理，筛分得到50～200目的褐煤煤粉。
[0040]所述第二步进一步具体为将第一步筛分的褐煤煤粉与铁基活化剂混合，加入去离子水，搅拌12～24h使其充分混匀，褐煤煤粉与铁基活化剂的质量比为1:(0.2～3)，铁基活化剂可以是铁盐，铁氧化物等铁基化合物中的一种或者两种及两种以上的混合物。
[0041]所述第三步进一步具体为将第二步搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在于，包括：第一步，褐煤预处理，获得褐煤煤粉；第二步，浸渍混合，将褐煤煤粉与铁基活化剂混合；第三步，干燥、研磨；第四步，高温热解；第五步，干燥处理。2.如权利要求1所述褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在于：所述第一步进一步具体为将褐煤放入烘箱中进行干燥处理，干燥温度为60℃～80℃，干燥时间12～24h，烘干后的褐煤破碎、研磨处理。3.如权利要求1或2所述褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在于：所述第二步进一步具体为将第一步筛分的褐煤煤粉与铁基活化剂混合，加入去离子水，搅拌使其充分混匀。4.如权利要求1或2所述褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在于：褐煤煤粉与铁基活化剂的质量比为1:(0.2～3)。5.如权利要求1或2所述褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在于：所述铁基活化剂是铁盐，铁氧化物等铁基化合物中的一种或者两种及两种以上的混合物。6.如权利要求1或2所述褐煤基磁性活性炭的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永祯，刘俊，吕亮，王晓敏，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：