[發(fā)明專利]一種磁性竹炭材料及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310206459.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN103263890A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新慶;徐靖才;金頂峰;彭曉領(lǐng);洪波;金紅曉;葛洪良
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁性竹炭材料的制備方法。

背景技術(shù)

竹炭是一般用老齡竹(3-5年以上)和竹材加工剩余物高溫?zé)o氧干餾而成。竹炭炭質(zhì)致密，比重大，孔隙多，礦物質(zhì)含量豐富，比表面積達(dá)每克500m²以上，竹炭是純天然制品，無毒、無味、無副作用，敲擊時(shí)能發(fā)出清脆的金屬聲，有較好的導(dǎo)電性。竹炭作為功能環(huán)保材料越來越受到重視，而成為竹材研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。為提高竹炭性能及利用率，改性竹炭的相關(guān)研究逐漸被應(yīng)用到建筑、土壤改良和環(huán)保等領(lǐng)域。改性竹炭具有良好的吸附分解性能、導(dǎo)電性能、遠(yuǎn)紅外發(fā)射性能、負(fù)離子產(chǎn)生性能等，近年來在吸附室內(nèi)有害氣體、調(diào)濕、水質(zhì)凈化、吸附平衡動(dòng)力學(xué)、保鮮貯藏、超級(jí)電容器、改良土壤等方面展現(xiàn)了較好的應(yīng)用前景。

竹炭是一種多孔性物質(zhì)，分子結(jié)構(gòu)呈六角形，質(zhì)地堅(jiān)硬，細(xì)密多孔，吸咐力強(qiáng)。豐富的孔隙分布特征和高比表面積使其具有良好的吸附特性，其吸附能力是木炭的5倍以上，因此竹炭能有效吸附空氣與污水中的各種浮游物質(zhì)，對(duì)硫化物、氫化物、甲醇、苯、酚等有害化學(xué)物質(zhì)起到吸收、分解異味和消臭作用。傳統(tǒng)竹炭在污水處理中為防治竹炭顆粒的損失及二次污染要進(jìn)行封裝處理，從而降低了竹炭相關(guān)產(chǎn)品的吸附效率。本發(fā)明涉及一種磁性竹炭材料的制備方法，在竹炭的孔道內(nèi)負(fù)載少量鐵磁性材料，可以通過外磁場的作用將竹炭從水溶液中分離出來，保障了竹炭的再利用與吸附率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種磁性竹炭材料及其制備方法，在竹炭的孔道內(nèi)負(fù)載少量鐵磁性材料，可以通過外磁場的作用將竹炭從水溶液中分離出來，竹炭與負(fù)載鐵磁性材料質(zhì)量比為20∶(1～8)，可根據(jù)外磁場的的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)負(fù)載量。

一種磁性竹炭材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的：一、竹炭粉碎成竹炭顆粒，利用200目篩子篩選；二、采用濃硫酸或濃硝酸對(duì)竹炭顆粒進(jìn)行表面改性，充分洗滌(pH＝7)并干燥；二、取一定量竹炭、金屬鹽與表面活性劑(CTAB：十六烷基三甲基溴化銨)溶于去離子水與酒精的混合溶液中，磁力攪拌12小時(shí)以上；三、滴加一定量(N₂H₄·H₂O：水合肼)作為還原劑，攪拌30～60min形成穩(wěn)定的微乳液；四、將上述溶液移植到聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在120～180℃下恒溫水熱處理2～6h；五、經(jīng)磁分離、洗滌(pH＝7)及干燥，得到鐵磁性金屬負(fù)載竹炭材料。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)：一、對(duì)竹炭的微觀結(jié)構(gòu)幾乎沒有破壞，操作簡單、成本低；二、少量磁性材料的負(fù)載不會(huì)影響竹炭的吸附性能，同時(shí)使竹炭具有磁性，在竹炭吸附有害氣體及污水雜質(zhì)后可以通過外磁場進(jìn)行提取或者分離，有利于實(shí)現(xiàn)竹炭及相關(guān)產(chǎn)品的再利用。

附圖說明

圖1是實(shí)驗(yàn)合成的鎳顆粒負(fù)載磁性竹炭復(fù)合材料對(duì)外磁場響應(yīng)情況的照片，圖片中是將磁性竹炭放置水中，利用磁鐵觀察其對(duì)磁場的響應(yīng)情況。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式1：首先將竹炭粉碎成竹炭顆粒，利用200目篩子篩選后；采用濃硫酸對(duì)竹炭顆粒進(jìn)行表面改性，充分洗滌(pH＝7)并干燥。取4份竹炭、1份氯化鎳與4份CTAB(十六烷基三甲基溴化銨)溶于去20份離子水與15份酒精的混合溶液中，磁力攪拌12小時(shí)。然后逐滴滴加4份N₂H₄·H₂O(水合肼)作為還原劑，攪拌40min形成穩(wěn)定的Ni(OH)₂微乳液，再將上述溶液移植到聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在150℃下恒溫水熱處理6h。經(jīng)磁分離(磁鐵表面磁場約2000G)、洗滌(pH＝7)及干燥，得到鐵磁性鎳顆粒負(fù)載竹炭材料。

具體實(shí)施方式2：首先將竹炭粉碎成竹炭顆粒，利用200目篩子篩選后；采用濃硝酸對(duì)竹炭顆粒進(jìn)行表面改性，充分洗滌(pH＝7)并干燥。取4份竹炭和2份硫酸鎳溶于去20份離子水與20份酒精的混合溶液中，磁力攪拌12小時(shí)；邊攪拌邊一滴滴滴加6份N₂H₄·H₂O(水合肼)，攪拌30min后，裝釜，在130℃下恒溫水熱2h，經(jīng)磁分離后，用去離子水和無水乙醇洗滌至中性得到鐵磁性鎳顆粒負(fù)載竹炭材料。