一種強(qiáng)磁性吸附材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種強(qiáng)磁性吸附材料及其制備方法，其中強(qiáng)磁性吸附材料的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為：小麥秸稈100-300份，針鐵礦50-100份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30-80份，固化劑24-64份。本發(fā)明以小麥秸稈和針鐵礦為原料，添加少量的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，在適宜的溫度和氣氛下煅燒，同步完成生物質(zhì)碳化、針鐵礦的還原，獲得高氣孔率、強(qiáng)磁性、高效吸附性的新型材料。本發(fā)明制備的強(qiáng)磁性吸附材料抗彎強(qiáng)度達(dá)到10MPa，質(zhì)量磁化率達(dá)到2.43×10-4m3/kg，真密度達(dá)2.82g/cm3，顯氣孔率為60.47％，磷的去除效果可達(dá)到98.03％。
【專利說(shuō)明】一種強(qiáng)磁性吸附材料及其制備方法
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附材料及其制備方法，具體地說(shuō)是一種強(qiáng)磁性吸附材料及其制備方法，屬于環(huán)境材料范疇。

二、【背景技術(shù)】
[0002]由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)新材料的需求愈來(lái)愈大，對(duì)材料性能的要求也愈來(lái)愈高。隨著改革開(kāi)放的深入、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境污染和資源匱乏的矛盾不斷加劇，環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越引起人們的重視。開(kāi)發(fā)利用固體廢棄物和可再生物質(zhì)資源對(duì)保護(hù)環(huán)境顯得尤為重要。材料科學(xué)進(jìn)步和發(fā)展的成果應(yīng)優(yōu)先向著減輕地球環(huán)境負(fù)擔(dān)的方向發(fā)展，將材料的先進(jìn)性、舒適性及環(huán)境協(xié)調(diào)性有效地結(jié)合起來(lái)，從而制造出新型環(huán)境材料。

三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明值在提供一種強(qiáng)磁性吸附材料及其制備方法，以小麥秸桿和納米礦物材料(針鐵礦)復(fù)配制備得到吸附材料，使吸附材料具有強(qiáng)磁性和高吸附性能。
[0004]本發(fā)明強(qiáng)磁性吸附材料的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為:
[0005]小麥秸桿100-300份，針鐵礦50-100份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30-80份，固化劑24_64份。
[0006]優(yōu)選配比為:
[0007]小麥秸桿100份，針鐵礦50份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30份，固化劑24份。
[0008]所述熱固性環(huán)氧樹(shù)脂購(gòu)自鎮(zhèn)江丹寶樹(shù)脂有限公司；
[0009]所述固化劑為所述熱固性環(huán)氧樹(shù)脂配套的固化劑。
[0010]本發(fā)明強(qiáng)磁性吸附材料是按以下方法制備得到的:
[0011]I)將小麥秸桿自然風(fēng)干，粉碎至40-80目得粉料；
[0012]2)將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑用乙醇溶解并混合均勻得到粘合劑；
[0013]3)將所述粉料和針鐵礦混合均勻，然后加入粘合劑，混合均勻后得到混合料；
[0014]4)將所述混合料自然風(fēng)干，然后于70-90°C干燥60-70min，干燥后過(guò)50目篩，隨后置于模具中于100-150°C、6MPa壓力下熱壓成型得坯體，壓制時(shí)間40_50min ；
[0015]5)將所述坯體置于管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸来紊郎刂?00°C、700°C、80(rC、900°C和1000°C并分別保溫4h，隨爐冷卻至室溫即得強(qiáng)磁性吸附材料。
[0016]步驟5)中升溫速率設(shè)置如下:0-350°C的升溫速率為2V /min，350_600°C的升溫速率為3°C /min，600-1000°C的升溫速率為5°C /min。
[0017]我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年都會(huì)有大量的廢棄秸桿在田間焚燒，不僅造成資源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也造成了一定的污染。將秸桿用于研制環(huán)境材料，不僅減輕環(huán)境壓力，利用生物質(zhì)可再生能源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果，而且對(duì)于廢棄物的資源化利用也有重要意義。
[0018]針鐵礦是一種水合氧化鐵，屬于納米礦物，是表生環(huán)境中廣泛存在的穩(wěn)定礦物。具有較高的化學(xué)活性，可在生物質(zhì)熱解氣氛下被還原，相變?yōu)楦弑缺砻娣e和高化學(xué)活性的納米磁鐵礦或者納米鐵，納米磁鐵礦具有優(yōu)異的超順磁特性和吸附性能，可以進(jìn)行材料的電磁操縱。另外，納米鐵、納米磁鐵礦對(duì)磷具有吸附作用，對(duì)硝酸鹽具有還原作用，對(duì)有機(jī)污染物，如有機(jī)氯代化合物具有脫毒作用。
[0019]本發(fā)明以小麥秸桿和針鐵礦為原料，添加少量的熱固性環(huán)氧樹(shù)脂作為粘結(jié)劑，在適宜的溫度和氣氛下煅燒，同步完成生物質(zhì)碳化、針鐵礦的還原，獲得高氣孔率、強(qiáng)磁性、高效吸附性的新型材料。所添加的不同比例的針鐵礦可以提高材料的力學(xué)性能和磁選性能。
[0020]本發(fā)明制備的強(qiáng)磁性吸附材料抗彎強(qiáng)度達(dá)到lOMPa，質(zhì)量磁化率達(dá)到2.43 X 10V/kg,真密度達(dá)1.82g/cm3,顯氣孔率為60.47 %，磷的去除效果可達(dá)到98.03 %。

四、【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是針鐵礦在600°C下于氮?dú)鈿夥罩徐褵腟EM圖。
[0022]圖2是在600°C下焙燒得到的吸附材料的SEM圖。
[0023]從圖1可以看出，600°C氮?dú)鈿夥障蚂褵尼樿F礦成針狀形態(tài)；從圖2可以看出，本發(fā)明吸附材料是一種典型的多孔質(zhì)碳素材料。

五、【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明強(qiáng)磁性吸附材料的原料構(gòu)成為:
[0025]小麥秸桿100份，針鐵礦50份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30份，固化劑24份。
[0026]所述熱固性環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂E44-6101，購(gòu)自鎮(zhèn)江丹寶樹(shù)脂有限公司；
[0027]所述固化劑為所述熱固性環(huán)氧樹(shù)脂配套的固化劑，具體為低分子650聚酰胺樹(shù)脂。
[0028]本發(fā)明強(qiáng)磁性吸附材料是按以下方法制備得到的:
[0029]I)將小麥秸桿自然風(fēng)干，粉碎至40-80目得粉料；
[0030]2)將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑用乙醇溶解并混合均勻得到粘合劑；
[0031]3)將所述粉料、針鐵礦混合均勻，然后加入粘合劑，混合均勻后得到混合料；
[0032]4)將所述混合料在室溫下自然風(fēng)干，然后于70_90°C干燥60_70min，干燥后過(guò)50目篩，隨后置于模具中于100°C、6MPa壓力下熱壓成型得坯體，壓制時(shí)間40_50min ；
[0033]5)將所述坯體置于高溫管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸来紊郎刂?00°C、70(TC、800°C、900°C和1000°C并分別保溫4h，隨爐冷卻至室溫即得強(qiáng)磁性吸附材料。升溫速率設(shè)置如下:0-350°C的升溫速率為2V /min，350-600°C的升溫速率為3°C /min，600-1000°C的升溫速率為5°C /min。
[0034]將本發(fā)明制備的強(qiáng)磁性吸附材料用于處理模擬城市生活含磷污水，試驗(yàn)過(guò)程如下:
[0035]模擬城市生活含磷溶液，通過(guò)單因子變量法，逐個(gè)控制吸附材料投加量、溶液溫度、溶液含磷起始濃度等，以獲取最佳吸附條件。其中，含磷溶液均取lOOmL，溶液中磷的起始濃度范圍為2-5mg/L，溶液溫度控制在20-35°C，吸附材料投加量范圍為100_500mg。經(jīng)試驗(yàn)得出，10mL含磷溶液中吸附材料的最佳投加量為lOOmg，溶液溫度為25°C，溶液中磷的起始濃度為5mg/L，此時(shí)磷的去除效率可達(dá)98.03%。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)磁性吸附材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為: 小麥秸桿100-300份，針鐵礦50-100份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30-80份，固化劑24-64份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)磁性吸附材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為: 小麥秸桿100份，針鐵礦50份，熱固性環(huán)氧樹(shù)脂30份，固化劑24份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的強(qiáng)磁性吸附材料，其特征在于: 所述固化劑為所述熱固性環(huán)氧樹(shù)脂配套的固化劑。
4.一種權(quán)利要求1所述的強(qiáng)磁性吸附材料的制備方法，其特征在于按以下步驟操作: 1)將小麥秸桿自然風(fēng)干，粉碎至40-80目得粉料； 2)將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑用乙醇溶解并混合均勻得到粘合劑； 3)將所述粉料和針鐵礦混合均勻，然后加入粘合劑，混合均勻后得到混合料； 4)將所述混合料自然風(fēng)干，然后于70-90°C干燥60-70min，干燥后過(guò)50目篩，隨后置于模具中于100-150°C、6MPa壓力下熱壓成型得坯體，壓制時(shí)間40_50min ； 5)將所述坯體置于管式爐中，在氮?dú)鈿夥罩幸来紊郎刂?00°C、700°C、80(rC、90(rC和1000°C并分別保溫4h，隨爐冷卻至室溫即得強(qiáng)磁性吸附材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于: 步驟5)中升溫速率設(shè)置如下:0-350°C的升溫速率為2V /min，350-600°C的升溫速率為 3°C /min，600-1000°C的升溫速率為 5°C /min。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104043425SQ201410293101
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】吳文濤, 李妍妍, 蔡傳倫, 馮妍玥, 張澤亞, 任文會(huì), 趙伊博 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)