一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，属于用于制备、再生或再活化的固体吸附剂组合物技术领域。以羊毛作为本体，将羊毛经预炭化—活化—再炭化后形成羊毛活性炭，将羊毛活性炭吸附硝酸铁后，煅烧形成具有氧化铁载体的羊毛活性炭负载型吸附剂。本申请以羊毛活性炭作为基材通过合适的制备手段将氧化铁负载到活性炭基体上来制备新型吸附除染整废水中的有害物质易于实现，此负载型吸附剂对模拟染整废水的吸附率达99%以上，效果明显，制备过程简单易行。
【专利说明】
一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，属于用于制备、再生或再活化的固体吸附剂组合物技术领域。【背景技术】
[0002]染整废水是一种含有染料、浆料、助剂、有机、酸碱，纤维杂质及无机盐等的复杂成分的液体，若废水没有经过处理直接排出，会对环境造成严重污染，尤其是近年来印染行业需求染料向抗氧化、抗光解、抗生物降解方向发展，导致印染废水处理难度进一步加大；同时，纺织品多属于不可降解类物质，随着大量纺织废弃物的形成，会对环境造成污染，并提高了其使用和处理成本。
[0003]活性炭是一种具有高度发达孔隙结构、巨大比表面积、稳定化学性质和优良吸附性能的物质，一直以来被广泛用作吸附剂，也可以负载金属氧化物催化氧化处理生活和工业废水，对废水中有害物质的吸附作用明显。然而，目前尚未有将其应用于废水处理的先例;而如专利201510792930CX所提供的活性炭负载吸附剂是采用溶解、改性—浸渍的方法， 赋予织物吸附性能，然而这种方式所获得的活性炭吸附能力没有完全发挥，大部分活性炭的作用是吸湿去潮，或者家庭装修后有害气体的吸附，利用率较低，没有得到合理利用。
[0004]基于此，做出本申请。
【发明内容】
[0005]为了克服现有纺织生产和消耗中所存在的上述缺陷，本申请提供一种可实现资源回收再利用、提高吸附效率的羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下:一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，以羊毛作为本体，将羊毛经预炭化一活化一再炭化后形成羊毛活性炭，将羊毛活性炭吸附硝酸铁后，煅烧形成具有氧化铁载体的羊毛活性炭负载型吸附剂。
[0007]进一步的，作为优选:所述的羊毛长度为5_20mm，即将羊毛纤维用乳刀切成5-20mm短毛。
[0008]所述的预炭化是指将羊毛纤维放置于管式高温炉中在氮气的保护下以恒定的升温速率3-15°C/min从室温升温至200-260°C，在氮气流下保温1-5小时。
[0009]所述的活化一再炭化是指将碳酸钾和预炭化所得产物以4:4的比例混合后，在氮气流环境下，以3_15°C/min的恒定速率由室温上升至450-600°C，活化反应为1-4小时。
[0010]所述的煅烧是指将活化一再炭化的羊毛活性炭吸附〇.2mol/L硝酸铁后放置于高温管式炉中3-15°C/min加热至250-400°C，保温时间为1.5-3小时。更优选的，所述的硝酸铁浓度为 〇 ? 1_〇 ? 5mol/L。
[0011]采用上述方法所制备的羊毛活性炭负载型吸附剂，由羊毛活性炭和吸附在其上的硝酸铁经煅烧后构成，所述的硝酸铁浓度为〇.2mol/L左右，且所述的羊毛活性炭是羊毛经预炭化一活化一再炭化形成。
[0012]与现有技术相比，本申请的工作原理和有益效果如下:(1)实现资源的利用率，有效降低固体垃圾的生成。本申请中的羊毛可选自羊毛织物的废弃物，将其粉碎至适宜长度后，经预炭化一活化一再炭化形成羊毛活性炭，该羊毛活性炭上加入硝酸铁，将其一并高温煅烧，硝酸铁转化为氧化铁负载物，含有氧化铁负载物的羊毛活性炭即可作为吸附剂应用于印染、染整等废水的处理，既解决了污水、废水处理，又减少了废弃物的堆积。[0〇13]⑵可有效吸收废水中的有害物质，降低废水污染。本申请采用10mm左右的羊毛进行羊毛活性炭的制备，由于其长度较小，在炭化、活化过程中可以形成颗粒较小、比表面积较大的活性炭粒子，其上吸附的氧化铁发生氧化还原作用，可有效地将有毒物质进行降解并吸收，并对染整废水的吸附作用进一步增强。
[0014](3)本申请将羊毛应用于废水处理，羊毛活性炭与氧化铁形成一个相互辅承的有机作用整体，最大程度的提高了整体的吸附性，其所利用的原料可实现再生，是一种快速、 环保、节能的制备负载活性炭吸附剂的方法。【附图说明】
[0015]图1为羊毛活性炭的扫描电镜图。
[0016]图2为负载氧化铁羊毛活性炭的扫描电镜图。[〇〇17]图3为羊毛活性炭的透射电镜图。
[0018]图4为负载氧化铁羊毛活性炭的透射电镜图。
[0019]图5为羊毛负载氧化铁活性炭磁铁吸附图。
[0020]图6为羊毛负载氧化铁活性炭对亚甲基蓝模拟废水吸收前后的紫外一可见吸收光谱。【具体实施方式】
[0021]实施例1本实施例一种羊毛活性炭负载型吸附剂，包括羊毛活性炭和氧化铁，活性炭本体内负载有氧化铁，其中，羊毛活性炭是由羊毛经预炭化及炭化而成;负载物氧化铁为负载在羊毛活性炭本体内的硝酸铁经高温煅烧而成。
[0022]具体到本实施例中，本实施例以长度为10mm左右的羊毛作为原料，首先将10mm左右的羊毛废弃毛放置于高温管式炉中在氮气的保护下温度每分钟上升l〇°C，上升至240°C， 并在氮气的保护下高温预炭化2小时，然后在氮气的保护下将温度降至室温。将高温预炭化的羊毛与碳酸钾以4:4的比例混合，再次放入高温管式炉中在氮气的保护下，以10°C/min的恒定速率将温度由室温上升至活化所需温度，活化温度为550°C，在氮气的保护下保温2小时，制备得到的羊毛活性炭洗涤并烘干。然后将2g羊毛活性炭、300mL，0.2mol/L硝酸铁混合，在溶液中熟化24小时，放置于高温管式炉中10 °C /min加热至400 °C进行煅烧，保温3小时，冷却洗涤并烘干后即完成羊毛活性炭负载氧化铁吸附剂的制备。附图1、2分别为羊毛活性炭和羊毛活性炭负载氧化铁吸附剂的扫描电镜图。从图中可以看出，负载以后的活性炭表面出现了小颗粒，说明氧化铁已经负载在羊毛活性炭上。附图3、4分别为羊毛活性炭和羊毛活性炭负载氧化铁吸附剂的透射电镜图。取适量样品放入酒精中超声波分散lOmin，用移液枪滴在碳支持膜上，制样后放入透射电子显微镜中进行扫描后发现未负载氧化铁的活性炭没有颗粒物出现，而负载氧化铁的活性炭出现了颗粒物。[〇〇23]为了进一步证明由硝酸铁煅烧后生成Fe203和Fe3〇4负载于活性炭上，继续使用磁铁靠近加有氧化铁活性炭吸附剂和亚甲基蓝模拟废水的试样瓶。附图5是吸附前后的图片， 从图中可以看出瓶中的亚甲基蓝模拟废水被吸收，且活性炭会慢慢的向有磁铁的一方靠近，这就证明了由硝酸铁改性后的活性炭含有Fe304，活性炭对染料吸附脱色后，可用中间的磁铁回收。
[0024]使用本实施例的时候，可将本实施例羊毛活性炭负载氧化铁吸附剂取0.8g放置于玻璃器皿中，倒入浓度25mg/L的亚甲基蓝模拟染整废水100ml，由于此吸附剂对染整废水有较好的吸附作用，吸附后液体中的有害物质如亚甲基蓝等浓度明显减小。参见附图6,它是羊毛负载氧化铁活性炭对亚甲基蓝模拟废水吸收前后的紫外一可见吸收光谱图。从图中可以看出，25mg/L的亚甲基蓝模拟废水的紫外一吸收光谱在660nm左右有非常明显的吸收峰； 而羊毛负载氧化铁活性炭对亚甲基蓝溶液进行吸附后，其紫外一可见吸收光谱在660nm处的吸收峰明显降低，说明羊毛负载氧化铁活性炭吸附了大部分的亚甲基蓝，使溶液中的亚甲基蓝浓度降低，吸收峰变低。
[0025]本实施例中，羊毛活性炭由羊毛废弃毛生产，解决了其造成的环境污染，降低处理成本，具有废物利用、资源回收的合理性;氧化铁负载物提高了羊毛活性炭的吸附能力，可有针对性的对染整废水中的有害物质进行吸收，此负载型吸附剂对模拟染整废水的吸附率达99%以上，解决了污水对环境的污染问题。羊毛活性炭为圆形或多边形，便于生产;氧化铁负载羊毛活性炭吸附剂对染整废水中的有害物质进行吸附，从而实现了本发明的目的。
[0026]以上内容是结合本发明创造的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。
【主权项】
1.一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:以羊毛作为本体，将羊毛经 预炭化一活化一再炭化后形成羊毛活性炭，将羊毛活性炭吸附硝酸铁后，煅烧形成具有氧 化铁载体的羊毛活性炭负载型吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:所述 的羊毛长度为5_20mm。3.根据权利要求1所述的一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:所述 的预炭化是指将羊毛纤维放置于管式高温炉中在氮气的保护下以恒定的升温速率3-15°C/ min从室温升温至200-260°C，在氮气流下保温1-5小时。4.根据权利要求1所述的一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:所述 的活化一再炭化是指将碳酸钾和预炭化所得产物以4:4的比例混合后，在氮气流环境下，以 3-15°C/min的恒定速率由室温上升至450-600°C，活化反应为1-4小时。5.根据权利要求1所述的一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:所述 的煅烧是指将活化一再炭化的羊毛活性炭吸附〇.2mol/L硝酸铁后，以3-15°C/min加热至 250-400°C，保温时间为1.5-3小时。6.根据权利要求1所述的一种羊毛活性炭负载型吸附剂的制备方法，其特征在于:所述 的硝酸铁浓度为〇.1-0.5mol/L。
【文档编号】B01J20/20GK106000299SQ201610351080
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】缪宏超, 陈远洋, 周建迪, 邹专勇, 赵连英, 朱丹萍
【申请人】绍兴文理学院