[發明專利]棉廢料基磁性活性炭的制備方法

在審

• 申請號: 201811297553.2
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109437190A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 許智華;張道方;鄧海軒;張天琦;陳維芳;田丹琦;袁志航;周雨薇;孫振華
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C01B32/324
• 分類號: C01B32/324;C01B32/348
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 沈國良

本發明公開了一種棉廢料基磁性活性炭的制備方法，本方法將棉廢料剪切得到棉廢料樣品，配制氯化亞鐵溶液后浸漬棉廢料樣品，得到棉廢料浸漬樣品；放入干燥箱中干燥后置于管式爐中，在高純度保護氣體作用下按設定的活化溫度和活化時間對棉廢料浸漬樣品進行炭化、活化，待冷卻至室溫后取出；放入特定鹽酸并加熱至微沸后過濾，用特定水樣漂洗，直至濾出液的pH值達到設定值；隨后放入烘箱中干燥得到具有磁性的活性炭。本方法克服現有活性炭制備中原料成本高、活化劑毒性、回收困難、重復利用率低、工藝繁瑣等缺陷，本方法以棉廢料為原料，以氯化亞鐵為活化劑，同步炭活化快速制備磁性活性炭，具有原料成本低、活化劑綠色無毒、回收重復利用率高等特點。

技術領域

本發明涉及一種棉廢料基磁性活性炭的制備方法。

背景技術

中國是世界上最大的紡織品服裝生產和出口國，隨著紡織行業的發展，所產生的廢舊紡織品也會隨之增多。據估計，在2020年我國廢舊紡織品產量約2200萬噸，其中，廢舊天然纖維約700萬噸，占總存量的31.8%。如此高額的產量，若不能得到有效治理，將會對環境造成重大影響，同時，對纖維資源而言也是一種巨大浪費。當前，國內外關于廢舊天然纖維回收再利用的方法主要有兩種，能量回收法和物理回收法。其中，能量回收法是指通過對廢舊天然纖維焚燒以獲得熱能，并應用于火力發電等，但在焚燒過程中，會產生大量有毒有害氣體，嚴重污染環境，因而并不能長期使用。物理回收法則是通過機械或手工操作對廢舊天然纖維進行切割、剪裁，而后重新加工織造；在回收過程中，會使得紡織品的長度變短，機械性能降低，不利于后續使用，且在切割過程中，又會生成新的二次廢料，使得回收率變低。因此，如何對廢舊天然纖維加以充分的資源化利用是當前研究的一大重點。

活性炭以其良好的吸附性能廣泛應用于污廢水處理領域，在活性炭制備過程中，原料的選取十分重要。當前，我國活性炭的制備原料主要為煤炭和木材，隨著不可再生資源的枯竭和能源危機的加劇，急需開發成本低廉且綠色環保的活性炭生產原料。而棉廢料的含碳量高，來源廣泛，是一種理想的活性炭原料。

專利文獻（CN105384170A）公開了一種在熔鹽介質中利用廢舊紡織纖維材料制備活性炭的方法，其以廢舊紡織纖維為原料制備出活性炭；專利文獻（CN106564899A）公開了一種利用廢舊棉紡織品制備二氧化鈦/活性炭電極材料的方法，其以廢舊棉紡織品為原料制得活性炭電極材料。

活性炭的比表面積是其重要特性之一，直接決定其應用價值。因此，制備高比表面積的活性炭一直是廣大學者的研究重點。專利文獻（CN105642228A）公開了一種用于吸附煙氣中CO₂的活性炭的制備方法，其以蔗渣為原材料，先用ZnCl₂浸漬一定時間，在真空馬弗爐中高溫活化，然后用酸沖洗，蒸餾水洗至中性，烘干得到一般活性炭；將制備好的一般活性炭與KOH按照一定的比例研磨均勻，放入真空馬弗爐中高溫活化，然后用酸沖洗，蒸餾水洗至中性，烘干得到最終活性炭吸附劑，其比表面積高達2170 m²/g。為了提高活性炭的比表面積，該方法相繼用了兩種活化劑對原料進行活化，先采用ZnCl₂活化后再采用KOH二次活化；選用這些傳統活化劑制備活性炭，雖然工藝較為成熟，但活化劑本身的毒理特性不僅會對環境造成巨大的污染，更會對生產作業人員的身體健康造成嚴重危害。因此，有必要尋求新型無毒的替代品，鐵鹽活化劑就是其中的典型代表。