專利名稱：一種高效安全吸附水體磷的活性炭材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及活性炭材料制備，特別涉及一種高效安全吸附水體磷的活性炭材料及制備方法。
背景技術：
作為一種優(yōu)秀的吸附劑，活性炭具有獨特的比表面積和孔容積被廣泛運用于生活中的各個方面，如脫色，除味等。而今，活性炭在環(huán)境中的運用也越來越頻繁，在水處理方面，廣泛運用于去除著色物、氯化物等其他有機物，以及重金屬。目前活性炭運用于水體磷的吸附主要包括比表面積的物理吸附以及活性炭表面金屬離子與磷酸根的沉淀反應。由于未經處理的活性炭吸附磷的效果有限，要通過改性增加吸附效果。 目前活性炭改性有物理活化法、化學活化法、催化物理活化法等方法?；瘜W活化法能產生比物理活化發(fā)達的比表面積，但是在活化后需要清洗，會污染環(huán)境。催化物理活化法，添加了催化劑能有效提高物理活化速度，但添加催化劑仍會對產生環(huán)境安全隱患。市面上用于吸附磷的活性炭主要通過化學改性增加比表面積等方法來提高活性炭的吸附容量，化學改性的活性炭可以運用于工業(yè)污水處理磷，但不能運用于飲用水體、水庫上游等處的飲用水磷的吸附，容易造成二次污染。所以，物理改性活性炭技術非常重要，但目前還沒有一種活性炭經過物理改性能有良好吸附磷效果的實例。因此，找到一種新的特殊材料生產出新型無污染高效吸附的水體磷的活性炭材料非常必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種高效、低廉、無污染的新型吸附水體磷的活性炭材料的制備方法，以運用于水體磷的處理中。為解決技術問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種新型高效吸附磷的活性炭材料制備方法，包括以下步驟( I)原料準備先將再力花自然風干七天后，切碎，磨成粉末過篩，放入烘箱烘干三小時；(2)活性炭炭化將步驟(I)中烘干后的粉末放入炭化爐，通入氮氣的同時進行高溫炭化，升溫速率為5°C /min，升溫至500°C后保溫兩小時，然后冷卻到室溫；(3)活性炭活化向炭化爐中通入二氧化碳氣體的同時進行高溫活化，升溫速率為5°C /min，升溫至600°C后保溫兩小時，然后冷卻到室溫得到產品。本發(fā)明步驟(I)中，過篩的篩眼孔徑為1mm。本發(fā)明步驟(I)中,烘箱溫度控制在105°C。上述方法制備獲得的活性炭產品的比表面積大于250m2/g，鈣含量大于18g/kg，鎂含量大于3g/kg。上述產品用于處理磷的污染的方法，包括下列步驟
( I)將活性炭產品放入受磷污染的水體中；(2)通過活性炭表面大量鎂離子與磷反應形成磷酸鹽沉淀，達到高效除磷的效果;(3)該吸附材料將氮磷污染物吸附固定，通過較發(fā)達的比表面積進行對磷的物理吸附，達到除磷的效果。再力花(Thalia (Iealbata)Jljg :水竹芋、水蓮蕉、塔利亞。苳葉科，塔利亞屬，多年生挺水草本。是近年新引入我國的一種觀賞價值極高的挺水花卉，包括12個生于沼澤地的種。本發(fā)明利用再力花通過一系列條件的控制所得到的物理改性活性炭材料，可直接運用到水體凈化磷的過程中。相對于現有技術，本發(fā)明的有益效果在于
本發(fā)明不但解決了水體凈化植物廢棄物處理問題，防止植物枝葉枯萎重新染水體的可能，對植物廢棄物的重新利用，變廢為寶，制成的生物質活性炭進一步凈化水體，而且解決了活性炭凈化水體中可能產生二次污染的問題。具有處理效率高、經濟實用、綠色環(huán)保、循環(huán)凈化等優(yōu)點，達到高效除污的預期效果。
具體實施例方式通過下列實施進一步說明本發(fā)明，但不構成對本發(fā)明的限制。以再力花為原料通過溫度、速率、氣體等條件物理改性活性炭為例，制備高效吸附磷活性炭。實施例1:將再力花自然風干七天，原料切碎，磨成粉末過篩眼孔徑為Imm的篩，，放入105°C烘箱三小時；然后放入炭化爐通入氮氣進行高溫炭化，升溫速率分5°C /min，升溫至500°C，保溫兩小時，并冷卻到室溫。通入二氧化碳氣體進行高溫活化，升溫速率分5°C /min,升溫至600°C，保溫兩小時，冷卻到室溫。最終產品的比表面積達287. 95m2/g,鈣含量18.1Og/kg,鎂含量 3. 43g/kg。吸附效果以活性炭產品吸附水體中磷的實驗為例。實施例2 稱取O. 2g活性炭樣品，置于500ml錐形瓶中，分別加入50ml不同起始濃度的Img/L的KH2PCM溶液，每個樣品3個重復，置于恒溫搖床中，以120r/min、25°C振蕩48h，過濾，移取上清液，采用鑰藍比色法對剩余溶液中的磷進行分析計算，經檢測，活性炭產品對磷的去除率達70. 30%。實施例3 稱取O. 2g活性炭樣品，置于500ml錐形瓶中，分別加入50ml不同起始濃度的2mg/L的KH2P04溶液，每個樣品3個重復，置于恒溫搖床中，以120r/min、25°C振蕩48h，過濾，移取上清液，采用鑰藍比色法對剩余溶液中的磷進行分析計算，經檢測，活性炭產品對磷的去除率達79. 17%。實施例4 稱取O. 2g活性炭樣品，置于500ml錐形瓶中，分別加入50ml不同起始濃度的5mg/L的KH2P04溶液，每個樣品3個重復，置于恒溫搖床中，以120r/min、25°C振蕩48h，過濾，移取上清液，采用鑰藍比色法對剩余溶液中的磷進行分析計算，經檢測，活性炭產品對磷的去除率達64. 20%。實施例5 稱取O. 2g活性炭樣品，置于500ml錐形瓶中，分別加入50ml不同起始濃度的10mg/L的KH2PCM溶液，每個樣品3個重復，置于恒溫搖床中，以120r/min、25°C振蕩48h，過濾，移取上清液，采用鑰藍比色法對剩余溶液中的磷進行分析計算，經檢測，活性炭產品對磷的去除率達69. 32%。實施例6
運用化學活化及化學物理活化比表面積雖然大，磷去除率好，但都有二次污染風險，在保證如飲用水體等處的水體修復，必須要求運用純物理活化方法進行活性炭的制備。表1:多種材料運用純物理活化方法制備活性炭參數以及磷的去除率比較。
權利要求
1.一種高效安全吸附水體磷的活性炭材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)原料準備先將再力花自然風干七天后，切碎，磨成粉末過篩，后放入烘箱烘干三小時；(2)活性炭炭化將步驟(I)中烘干后的粉末放入炭化爐，通入氮氣的同時進行高溫炭化，升溫速率為5°C /min，升溫至500°C后保溫兩小時，然后冷卻到室溫；(3)活性炭活化向炭化爐中通入二氧化碳氣體的同時進行高溫活化，升溫速率為 5°C /min，升溫至600°C后保溫兩小時，然后冷卻到室溫得到產品。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中過篩的篩眼孔徑為1mm。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中烘箱溫度控制在105°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種活性炭材料制備，旨在提供一種高效安全吸附水體磷的活性炭材料的制備方法。該方法為先將再力花自然風干七天后，切碎，磨成粉末過篩，后放入烘箱烘干三小時；將烘干后的粉末放入炭化爐，通入氮氣的同時進行高溫炭化，升溫至500℃后保溫兩小時后冷卻到室溫；向炭化爐中通入二氧化碳氣體的同時進行高溫活化，升溫至600℃后保溫兩小時，然后冷卻到室溫得到產品。本發(fā)明不但解決了水體凈化植物廢棄物處理問題，防止植物枝葉枯萎重新染水體的可能，變廢為寶；制成的生物質活性炭進一步凈化水體，解決了活性炭凈化水體中可能產生二次污染的問題。具有處理效率高、經濟實用、綠色環(huán)保、循環(huán)凈化等優(yōu)點，達到高效除污的預期效果。
文檔編號B01J20/20GK102992319SQ20121051814
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2012年12月5日
發(fā)明者楊肖娥, 曾崢, 韓璇, 丁哲利, 趙晶 申請人:浙江大學