[發明專利]一種纖維素改性活性炭重金屬吸附材料及制備方法與應用在審

申請號：	201710544911.4	申請日：	2017-07-06
公開（公告）號：	CN107159152A	公開（公告）日：	2017-09-15
發明（設計）人：	章莉娟;陳全;鄭杰偉;溫李陽;楊琛	申請（專利權）人：	華南理工大學
主分類號：	B01J20/24	分類號：	B01J20/24;B01J20/30;C02F1/28;B01D15/08;C02F101/20;C02F101/22
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種纖維素改性活性炭重金屬吸附材料制備方法應用
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于生物質資源再利用和環境功能新材料技術領域，特別涉及一種纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)及制備方法與在環境治理修復領域中的應用，特別是修復重金屬污染，如重金屬吸附領域。

背景技術

隨著采礦工業、化肥、農藥、電池、冶金和電器制造等行業的快速發展，含有重金屬的廢物直接或間接地排入環境造成嚴重的環境污染。重金屬污染由于其毒性強、持久時間長和生物難降解，引起了社會的廣泛關注。被排放到環境中的重金屬可以通過食物鏈的作用，進入人體，并危害人類的健康甚至生命。因此，對重金屬污染的控制和治理已經成為各國環境保護中急需妥善解決的環境問題。

目前針對重金屬污染水體的治理技術包括：膜技術、離子交換、化學沉淀、吸附法等方法；針對土壤重金屬污染的修復方法包括：工程修復、植物修復、生物修復和物理化學吸附等方法。其中，吸附法適用于水體和土壤，具有吸附材料來源廣泛、吸附容量大、吸附速度快、去除效率高、操作簡便等優點。開發易制備、成本低、效率高、不產生二次污染的高性能吸附劑對重金屬的治理具有重要作用。

活性炭具有孔隙結構發達、比表面積大、易化學修飾和吸附性能優良的性質，被廣泛應用于食品、制藥工業中的雜質去除、脫色和環境污染治理以及工業催化劑載體等。纖維素是農業廢棄物的主要成分，其中糧食作物秸稈中的纖維素占比約為40％左右。以纖維素作為活性炭的原料，充分利用了豐富的秸稈資源，開辟了秸稈利用的新途徑，達到變廢為寶的目的。

Cheng[Ecological Engineering,87(2016)240-245.]等研究了通過花生殼制備的活性炭對重金屬鎘吸附的研究，研究了不同環境因素對花生殼活性炭吸附重金屬鎘的影響。在最佳吸附條件條件下，花生殼活性炭對重金屬鎘溶液中鎘的去除率達到99.9％，對重金屬鎘的吸附性能優于花生殼自身。J.H.Park[Chemosphere,142(2016)77-83.]等制備了秸稈活性炭用于多種重金屬的吸附研究，比較了其對單組分鉛、鎘、鉻、銅和鋅的吸附性能，并研究了在多種組分存在的情況下的競爭吸附情況。在單組分情況下的吸附容量順序鉛>鎘>鉻>銅>鋅，多組分吸附競爭強弱順序為鉛>銅>鉻>鋅>鎘。

專利CN105944672A公布了一種以蝦殼為基礎原料，利用磷酸低溫煅燒制備了磷雜化活性炭吸附劑材料，并研究了其對陽離子染料亞甲基藍的吸附性能。專利CN106179207A公布了一種利用農林廢棄物板栗殼制備活性炭的方法，并測試了其對室內甲醛的吸附性能。

從現有研究來看，充分利用農業廢棄物中的纖維素，通過簡單的方法制備高效、具有普適性以及化學官能團修飾的活性炭吸附材料仍有待進一步研究。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)的制備方法。

本發明另一目的在于提供上述方法制備的纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)。

本發明再一目的在于提供上述纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)在環境治理修復領域中的應用，特別適用于修復重金屬污染，如重金屬吸附領域中。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)的制備方法，包括以下步驟：

(1)將纖維素在氮氣氣氛下升溫炭化，得到纖維素炭(CAC)；

(2)將纖維素炭與強堿、水混合，烘干，得到纖維素活性炭-堿(CAC-base)；將其加熱處理，得到纖維素活性炭；

(3)將纖維素活性炭與濃硝酸混合，加熱攪拌反應，過濾、洗滌、干燥，得到纖維素改性活性炭重金屬吸附材料(CAC-NA)。

步驟(1)所述升溫的速率為3～8℃/min，優選為5℃/min。步驟(1)所述升溫優選加熱至250～350℃，更優選為300℃。