本發(fā)明屬于水處理吸附劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種賦予活性炭?jī)?yōu)良磁學(xué)性能的磁性fe3o4顆粒/活性炭吸附劑的制備方法。

背景技術(shù)：

吸附法由于操作簡(jiǎn)單，能耗低而備受青睞。吸附劑為多孔性物質(zhì)，具有較大的比表面積，其中活性炭是目前最有效的吸附劑之一?；钚蕴堪雌涑叽绱笮】煞譃榉勰┗钚蕴?pac)和顆?；钚蕴?gac)兩大類(lèi)，粉末活性炭因其粒徑小、比表面積大等特點(diǎn)對(duì)目標(biāo)污染物具有很好的吸附性能，但存在吸附后難以固液分離的缺點(diǎn)。粉末活性炭在我國(guó)幾乎都是一次性使用的，通常會(huì)結(jié)合其它工藝(如混凝、活性污泥法)運(yùn)行以強(qiáng)化處理效果，產(chǎn)生的污泥再生難度大，吸附質(zhì)成分復(fù)雜，未經(jīng)妥善處理而簡(jiǎn)易填埋、隨意堆放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

為了解決粉末活性炭吸附后固液難以分離的問(wèn)題，已有學(xué)者將磁性顆粒負(fù)載在粉末活性炭的表面。典型的專(zhuān)利和文獻(xiàn)有：

中國(guó)專(zhuān)利“一種煤基磁性活性炭的制備方法及其煤基磁性活性炭”(申請(qǐng)?zhí)?01010525821.9)包括將脫灰煤粉、十二烷基磺酸鈉放入氯化鐵溶液中，充分混合后靜止吸附。向混合液中加入堿液使氯化鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，過(guò)濾、烘干后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱煅燒即得煤基磁性活性炭。

中國(guó)專(zhuān)利“一種磁性污泥基活性炭的制作方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310217675.7)首先將已干燥的剩余污泥經(jīng)氯化鐵和氯化亞鐵混合溶液活化劑浸泡活化24h后，滴加氨水，放入105℃干燥箱烘干，通過(guò)馬弗爐進(jìn)行炭化、活化，用蒸餾水清洗，研磨，分篩，磁分離可制得磁性污泥基活性炭。

中國(guó)專(zhuān)利“生物質(zhì)基磁性活性炭的制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310281826.5)以生物質(zhì)為原材料制作而成的活性炭，將事先制備好的活性炭與磁流體進(jìn)行混合而得到。

中國(guó)專(zhuān)利“一種可回收活性炭材料的制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310335618.9)通過(guò)二種或兩種以上金屬鹽的deg(一縮二乙二醇)溶液、naoh的deg溶液和活性炭的deg分散液制備而成。

中國(guó)專(zhuān)利“一種新型磁性活性炭及其制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01510569406.6)采用化學(xué)共沉法，在fe³⁺/fe²⁺(摩爾比)＝2反應(yīng)體系中以粉末活性炭為載體，通過(guò)投加堿液介質(zhì)完成反應(yīng)。

中國(guó)專(zhuān)利“磁性粉末活性炭吸附劑的制備方法、產(chǎn)品及應(yīng)用”(申請(qǐng)?zhí)?01610950307.7)將殼聚糖緩慢溶于氯化鐵溶液中，再加入粉末活性炭和四氧化三鐵粉末，攪拌均勻，磁分離、洗滌、烘干得到磁性粉末活性炭吸附劑。

中國(guó)專(zhuān)利“一種可磁分離活性炭材料的制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?01310335712.4)由活性炭顆粒與鐵磁性材料通過(guò)微乳液及水熱法制備而成。

chemicalengineeringjournal,2010,156:243-249。采用化學(xué)共沉淀法制備磁性活性炭/鐵酸鈷復(fù)合材料。

materialschemistryandphysics,2014,147:915-919。采用化學(xué)共沉淀法制備磁性活性炭/鐵酸鈷復(fù)合材料。

上述這些磁性活性炭制備步驟較多、過(guò)程繁雜，條件控制要求較高，部分吸附劑制備過(guò)程要在惰性氣體的保護(hù)下進(jìn)行。另外部分吸附劑飽和磁化強(qiáng)度較弱，固液分離效果不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)需惰性氣體保護(hù)、能耗較低的磁性活性炭的制備方法，以期賦予活性炭?jī)?yōu)良的磁學(xué)性能，通過(guò)外加磁場(chǎng)既能實(shí)現(xiàn)快速的固液分離。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明一種用于水處理的磁性活性炭吸附劑的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將1.0g六水合氯化鐵加入到乙二醇中，強(qiáng)烈攪拌溶解后加入活性炭，超聲分散30min，得粘稠懸浮液；所述六水合氯化鐵和活性炭的質(zhì)量比為10:3～12；

(2)在步驟(1)得到的粘稠懸浮液中加入3.0g醋酸鈉粉末，再?gòu)?qiáng)烈攪拌30min；

(3)將由步驟(2)處理得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，180℃條件下反應(yīng)12～48h；所述反應(yīng)釜的裝填度≤80％；

(4)反應(yīng)結(jié)束自然冷卻后磁分離，用蒸餾水洗滌至中性，再用無(wú)水乙醇浸泡洗滌，得到的黑色產(chǎn)物烘干、研磨過(guò)篩，即得磁性活性炭吸附劑。

作為一種優(yōu)化，所述步驟(1)中六水合氯化鐵和活性炭的質(zhì)量比為10:6，所述步驟(3)中反應(yīng)時(shí)間為24h。

本發(fā)明科學(xué)原理：

本發(fā)明采用水熱法一步制備出磁性活性炭復(fù)合材料。以活性炭、鐵鹽和醋酸鈉為原料，在密閉體系中乙二醇將部分三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵，在堿性條件下反應(yīng)生成磁性fe3o4在活性炭表面成核和生長(zhǎng)，形成了磁性活性炭吸附劑。

式(1)中pac為粉末活性炭，mpac表示磁性活性炭。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1)采用水熱法(或溶劑熱法)。本發(fā)明采用水熱法(或溶劑熱法)一步制備出磁性活性炭復(fù)合材料。在高溫高壓體系中，乙二醇將部分三價(jià)鐵被還原成二價(jià)鐵，在醋酸鈉提供堿性條件下，反應(yīng)生成磁性fe3o4在活性炭表面成核和生長(zhǎng)，制備出磁性活性炭復(fù)合材料。

2)制備工藝簡(jiǎn)單，能耗低、易操作。

3)具有優(yōu)良的磁學(xué)性能。本發(fā)明制備的磁性活性炭復(fù)合材料具有優(yōu)異的磁學(xué)性能，在外部磁場(chǎng)的作用下，能在較短的時(shí)間內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)固液分離。

4)價(jià)格低廉，用途廣泛。磁性活性炭吸附劑是一種新型的環(huán)境凈化材料，能被廣泛應(yīng)用于含有重金屬離子、有機(jī)污染物的生活污水和工業(yè)廢水的處理。

附圖說(shuō)明

圖1是本例發(fā)明實(shí)施2中磁性活性炭的x射線衍射(xrd)圖(pac為粉末活性炭，mpac為磁性活性炭)；

由圖1可知，pac中出現(xiàn)兩個(gè)寬峰(25°和43°)，表明是pac是無(wú)定型碳。mpac中出現(xiàn)pac寬峰和磁鐵礦的特征衍射峰(30.2°，35.5°，43.2°，53.4°，57.3°)，表明pac表面負(fù)載磁鐵礦顆粒。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中磁性活性炭的紅外光譜(ftir)圖(pac為粉末活性炭，mpac為磁性活性炭)；

由圖2可知，磁性活性炭不僅出現(xiàn)活性炭的特征吸收峰，還出現(xiàn)磁鐵礦的特征吸收峰(578cm^-1對(duì)應(yīng)的fe-o振動(dòng)峰)。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中磁性活性炭的磁滯回線圖(vsm)；

由圖3可知，磁性凹凸棒石具有一定的磁性，能用磁鐵進(jìn)行快速分離。磁分離效果圖見(jiàn)圖4。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中磁性活性炭對(duì)陽(yáng)離子艷紅溶液的處理和磁分離效果圖。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1

1)將1.0g六水合三氯化鐵加入到70ml乙二醇中，劇烈攪拌溶解后加入0.3g活性炭(與六水合三氯化鐵的質(zhì)量比為3:10)，超聲分散30min后得粘稠懸浮液；

2)在步驟1)處理得到的粘稠懸浮液中加入3.0g無(wú)水醋酸鈉固體粉末，繼續(xù)攪拌30min；

3)將步驟2)處理得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至100ml聚四氟乙烯反應(yīng)釜中(裝填度≤80％)，180℃條件下反應(yīng)24h；

4)自然冷卻后磁分離，用蒸餾水洗滌至中性，再用無(wú)水乙醇浸泡洗滌，60℃烘干、研磨過(guò)篩，即得磁性活性炭復(fù)合材料。

實(shí)施例2

同實(shí)施例1，所不同的是在磁性活性炭吸附劑制備過(guò)程中加入活性炭質(zhì)量為0.6g(與六水合三氯化鐵的質(zhì)量比為6:10)

實(shí)施例3

同實(shí)施例1，所不同的是在磁性活性炭吸附劑制備過(guò)程中加入活性炭質(zhì)量為0.87g(與六水合三氯化鐵的質(zhì)量比為9:10)；

實(shí)施例4

同實(shí)施例1，所不同的是在磁性活性炭吸附劑制備過(guò)程中加入活性炭質(zhì)量為1.16g(與六水合三氯化鐵的質(zhì)量比為12:10)；

實(shí)施例5

同實(shí)施例2，所不同的是反應(yīng)時(shí)間為12h；

實(shí)施例6

同實(shí)施例2，所不同的是反應(yīng)時(shí)間為48h；

綜上所述，實(shí)施例1～6中制備的磁性活性炭吸附劑，均能在外加磁場(chǎng)的作用下實(shí)現(xiàn)快速分離。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。