申请日2019.07.16
公开(公告)日2019.10.25
IPC分类号B01J20/20; B01J20/24; B01J20/14; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/20; C02F101/22; C02F101/30
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的活性炭复合材料及其制备方法。所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其包含如下重量份的组分：改性活性炭30～50份;硅藻土30～50份;竹碳10～20份;大孔吸附树脂10～20份;壳聚糖5～10份。所述的用于污水处理的活性炭复合材料能够对多种有机物以及多种重金属元素具有吸附作用。
权利要求书
1.一种用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：改性活性炭 30～50份;硅藻土 30～50份;竹碳 10～20份;大孔吸附树脂 10～20份;壳聚糖 5～10份。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：改性活性炭 40～50份;硅藻土 40～50份;竹碳 15～20份;大孔吸附树脂 15～20份;壳聚糖 8～10份。
3.根据权利要求2所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，包含如下重量份的组分：改性活性炭 40份;硅藻土 40份;竹碳 15份;大孔吸附树脂 15份;壳聚糖 8份。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，所述的大孔吸附树脂为D001型大孔吸附树脂。
5.根据权利要求1所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，所述的改性活性炭通过如下方法制备得到：
(1)将活性炭置于硝酸溶液中，加热回流反应3～6h，然后用水洗涤至中性，干燥后得羧酸化活性炭;
(2)将羧酸化活性炭和山梨糖醇加入有机溶剂中混合，然后再加入催化剂，进行加热回流反应10～16h，产物经洗涤、干燥后得山梨糖醇接枝活性炭;
(3)取山梨糖醇接枝活性炭与松香加入有机溶剂中混合，然后加入催化剂，进行加热回流反应8～12h，产物经洗涤、干燥后得松香-山梨糖醇接枝活性炭，即所述的改性活性炭。
6.根据权利要求5所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，
步骤(1)中所述的硝酸为浓度为5～8mol/L的硝酸。
7.根据权利要求5所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，
步骤(2)中羧酸化活性炭与山梨糖醇的重量比为1:6～10;步骤(2)中羧酸化活性炭与有机溶剂的用量比为1g：15～25mL;步骤(2)中羧酸化活性炭与催化剂的用量比为1:0.5～1;所述的催化剂为二环己基碳二亚胺。
8.根据权利要求5所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其特征在于，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与松香的重量比为1：1～2;步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与有机溶剂的用量比为1g：10～20mL;所述的有机溶剂为乙醇;步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与催化剂的用量比为1:0.1～0.3;所述的催化剂为氧化锌。
9.权利要求1～8任一项所述的用于污水处理的活性炭复合材料的制备方法，其特征在于，将活性炭、硅藻土、竹碳、大孔吸附树脂以及壳聚糖混合均匀即得。
说明书
一种用于污水处理的活性炭复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及污水处理材料技术领域，具体涉及一种用于污水处理的活性炭复合材料及其制备方法。
背景技术
污水又称废水，通常包括生活污水、工业废水，尤其是工业废水，其被称为自然界三大公害之一。工业废水中通常含有有机物以及重金属元素，其直接流入江河，湖泊中会导致水生动植物的死亡甚至绝迹;工业废水也可以渗透到地下水，如果周边居民采用被污染的地表水或地下水作为生活用水，会危害身体健康，重者死亡。
活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，是污水处理的常用吸附剂。但单一的活性炭用于处理污水吸附效果有限，仅仅对部分有机物和重金属元素具有较好的吸附效果。因此，以活性炭为基础，开发一种同时对多数有机物以及重金属元素具有吸附效果的活性炭复合材料具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于污水处理的活性炭复合材料;所述的用于污水处理的活性炭复合材料能够对多种有机物以及多种重金属元素具有吸附作用。
本发明解决上述技术问题的具体方案如下：
一种用于污水处理的活性炭复合材料，其包含如下重量份的组分：改性活性炭30～50份;硅藻土30～50份;竹碳10～20份;大孔吸附树脂10～20份;壳聚糖5～10份。
作为一种优选方案，所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其包含如下重量份的组分：改性活性炭40～50份;硅藻土40～50份;竹碳15～20份;大孔吸附树脂15～20份;壳聚糖8～10份。
作为一种最优选方案，所述的用于污水处理的活性炭复合材料，其包含如下重量份的组分：改性活性炭40份;硅藻土40份;竹碳15份;大孔吸附树脂15份;壳聚糖8份。
作为一种最优选方案，所述的大孔吸附树脂为D001型大孔吸附树脂。
作为一种优选方案，所述的改性活性炭通过如下方法制备得到：
(1)将活性炭置于硝酸溶液中，加热回流反应3～6h，然后用水洗涤至中性，干燥后得羧酸化活性炭;
(2)将羧酸化活性炭和山梨糖醇加入有机溶剂中混合，然后再加入催化剂，进行加热回流反应10～16h，产物经洗涤、干燥后得山梨糖醇接枝活性炭;
(3)取山梨糖醇接枝活性炭与松香加入有机溶剂中混合，然后加入催化剂，进行加热回流反应8～12h，产物经洗涤、干燥后得松香-山梨糖醇接枝活性炭，即所述的改性活性炭。
作为一种优选方案，步骤(1)中所述的硝酸为浓度为5～8mol/L的硝酸。
作为一种最优选方案，步骤(1)中所述的硝酸为浓度为6mol/L的硝酸。
作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与山梨糖醇的重量比为1:6～10。
作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与山梨糖醇的重量比为1:8。
作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与有机溶剂的用量比为1g：15～25mL;所述的有机溶剂为丙二醇。
作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与有机溶剂的用量比为1g：20mL。
作为一种优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与催化剂的用量比为1:0.5～1;所述的催化剂为二环己基碳二亚胺(DCC)。
作为一种最优选方案，步骤(2)中羧酸化活性炭与催化剂的用量比为1:0.8。
作为一种优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与松香的重量比为1：1～2。
作为一种最优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与松香的重量比为1：1.5。
作为一种优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与有机溶剂的用量比为1g：10～20mL;所述的有机溶剂为乙醇。
作为一种最优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与有机溶剂的用量比为1g：15mL。
作为一种优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与催化剂的用量比为1:0.1～0.3;所述的催化剂为氧化锌。
作为一种最优选方案，步骤(3)中山梨糖醇接枝活性炭与催化剂的用量比为1:0.2。
上述用于污水处理的活性炭复合材料的制备方法为将活性炭、硅藻土、竹碳、大孔吸附树脂以及壳聚糖混合均匀即得。
有益效果：(1)本发明首次将活性炭、硅藻土、以及竹碳、大孔吸附树脂以及壳聚糖进行组合;上述组分中硅藻土和大孔吸附树脂对有机物具有吸附效果，性炭、竹碳以及壳聚糖对重金属具有吸附效果;上述组分的组合在污水处理中对有机物和重金属的吸附能力能够取长补短，能够拓宽对有机物和重金属离子的吸附种类，实现了对多种有机物和重金属离子的吸附。(2)上述用于污水处理的活性炭复合材料中首次采用按本发明所述方法得到的改性活性炭，该改性活性炭与未改性的活性炭相比能够实现同时对水中的铅、铬、汞离子的高效吸收;其中，该改性活性炭对汞离子的吸附效果最佳，其对汞离子的吸附效果要远远优于对铅、铬离子的吸附效果;实施例试验表明，该活性炭复合材料能够对水中的铅离子的吸附量大于40mg/g，对水中的铬离子的吸附量大于30mg/g，对水中的汞离子的吸附量尤其显著大于100mg/g。此外，采用本发明所述的改性活性炭在pH值为5～10范围内均能保持优异的吸附能力，因此，采用本发明所述的该改性活性炭制备得到的用于污水处理的活性炭复合材料，在处理废水中的重金属离子时，无需调整废水的pH值即可实现重金属离子的处理，减少了处理工序，提高了废水处理效率。（发明人邱越）