一种改性活性炭的制备方法及改性活性炭的应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性活性炭的制备方法及改性活性炭的应用，属于新材料制备技术领域。
【背景技术】
[0002]活性炭因其巨大的比表面积、发达的孔隙结构和极强的吸附能力，已广泛应用于化工、制药、环保等多个领域。随着人类社会的发展，活性炭的耗用量越来越大，所产生的废弃活性炭越来越多，而使用后如果不进行有效地处理，极易对周边环境造成严重污染。在如何利用废弃活性炭，目前主要是再生废弃活性炭恢复其吸附性能，这种做法虽然在一定程度上使废弃活性炭得到了循环利用，但是相对而言其附加价值比较低。因此找到其他合适的方法来提高废弃活性炭的资源综合利用效率具有重要意义。
[0003]六价铬为吞入性毒物/吸入性极毒物，皮肤接触可能导致敏感；更可能造成遗传性基因缺陷，吸入可能致癌，对环境有持久危险性。六价铬是很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。有报道，通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻粘膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等。经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼。经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹。危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。每生产I吨重铬酸钠同时产生铬渣3.0—3.5吨。国内冶金和化学工业中每年大约排出20 — 30万吨铬渣。铬渣中的有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子。由于这些六价铬以及它的流失扩散而构成对生态环境的污染危害。其次是铬渣的强碱性危害。当铬渣在露天堆存时，经长期雨水冲淋后大量的六价铬离子随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。六价铬离子对人体健康的毒害很大。它的化合物具有很强的氧化作用，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和粘膜都有危害。更甚者铬有致癌作用，铬致癌的部位主要是肺。因此找到有效的方法来去除废水中六价铬具有重要意义。
[0004]本发明以废弃活性炭为原料，前期硝酸铜浸渍采用超声波处理，后期高温焙烧采用微波加热，高效地让活性炭表面负载铜。该方法做到了变废为宝，实现了废弃物的循环利用，有利于缓解资源与环境的压力，具有优越的经济和生态效益。此外所制备出来的改性活性炭既能处理燃料废水又能吸附重金属铬离子，是一种新型材料。所制备的改性活性炭不仅对亚甲基蓝有非常好的吸附效果，可达460mg/g以上，而且还对重金属铬离子有良好的吸附效果，可达100mg/g以上。这就为提高废弃活性炭的资源综合利用效率提供了一个切实可行的方法。
[0005]申请人在专利号为201410203547.1的专利里，公开了 “一种改性活性炭及其制备方法”，本发明以活性炭(AC)为原料，经盐酸纯化去除活性炭表面杂质，再将纯化后的活性炭经硝酸处理后获得表面含-COOH的活性炭(AC-COOH)，在甲苯溶液下，表面含-COOH的活性炭与二氯亚砜发生反应，得到AC-C0C1，经二氯亚砜改性后的活性炭与二乙烯三胺发生接枝反应，得到AC-DETA，将二乙烯三胺改性后的活性炭与水杨醛反应，最后再经硼氢化钠还原，得到最终的改性活性炭AC-DETA-Sal。上述发明与本发明相比，一是只是对重金属铬有吸附效果，最大吸附量只有39.lmg/g ;二是上述发明采用的是用良好的活性炭来制备改性活性炭，增加了经济成本。
[0006]申请人在专利号为201410851287.9的专利里，公开了 “一种用于重金属废水处理的改性活性炭的制备方法”，这种方法是先将活性炭洗涤、烘干、研磨、过筛，控制活性炭的粒径在150~250um，然后浸在蒸馏水中使其孔隙中充满水；再采用吹洁净空气使活性炭呈沸腾状态，喷入氧化剂进行可控氧化，使氧化主要发生在活性炭表面产生羧基、羟基等活性基团；然后与N —(2，3—环氧丙基)亚氨基二乙酸二钠在非质子极性溶剂中通过环氧基开环将亚氨基二乙酸二钠接在活性炭表面上，可与多种重金属离子形成螯合物，提高活性炭表面对重金属离子的吸附能力。上述发明与本发明相比:一是上述方法在制备过程中工艺流程长，不仅使实验操作变得复杂了成本增加了，而且还引入了多种有机物；二是其对有机污染物有一定吸附效果，但是吸附量一般；而本发明一是没有引入任何辅助有机试剂，基本清洁无污染，操作也简单，能耗也很低；二是采用的是废弃活性炭改性，变废为宝，极大地提高了废弃物的综合利用率及其附加价值；三是本发明制备的改性活性炭不仅对亚甲基蓝有非常好的吸附效果，可达460mg/g以上，而且还对重金属铬离子有良好的吸附效果，可达100mg/g 以上。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种改性活性炭的制备方法及改性活性炭的应用。本发明以废弃活性炭为原料，前期硝酸铜浸渍采用超声波处理，后期高温焙烧采用微波加热，高效地让活性炭表面负载铜。该方法做到了变废为宝，实现了废弃物的循环利用，有利于缓解资源与环境的压力，具有优越的经济和生态效益。本发明通过以下技术方案实现。
[0008]—种改性活性炭的制备方法，其具体步骤如下:首先将废弃活性炭按照固液比为10-20:50~100g/ml加入到浓度为0.05-0.15mol/L的硝酸铜溶液中在室温下浸渍4~12h，浸渍开始就开启超声波处理30~120min，将经浸渍处理的废弃活性炭过滤后，在微波功率为200~500W、焙烧温度为700~900°C条件下焙烧10~30min制备得到改性活性炭。
[0009]所述废弃活性炭为150~300目，亚甲基蓝值为20~50mg/g。
[0010]一种改性活性炭的应用，所述改性活性炭用于处理染料废水又能吸附重金属铬离子。
[0011]本发明的有益效果是:
(1)本方法生产工艺非常简单，操作相当简单，能耗较低，成本低廉，而且无污染；
(2)本方法采取超声波微波联合制备改性活性炭的方式，不仅利用了超声波的空化作用和超混合作用，其可以有效活性炭在硝酸铜溶液中的浸渍效果，为后面微波焙烧效果打下良好的基础；此外还利用了微波从里到外加热及不同物质吸波效果不同的特点，快速蒸发活性炭上硝酸铜溶液的水，让硝酸铜迅速缩聚结晶，快速分解在活性炭表面形成氧化铜负载物；
(3)本方法制备的改性活性炭不仅对亚甲基蓝有非常好的吸附效果，可达460mg/g以上，而且还对重金属铬离子有良好的吸附效果，可达100mg/g以上； (4 )本方法不仅将废弃活性炭变废为宝，实现了该废弃物的资源综合利用，减少了废弃物的排放，减少了环境污染，有效地实现了企业的可持续发展；而且制备的改性活性炭具有多种功能，是一种很好的新型材料。
【附图说明】
[0012]图1是本发明实施例1废弃活性炭扫描电镜图；
图2是本发明实施例1制备得到的改性活性炭扫描电镜图；
图3是本发明实施例1制备得到的改性