專利名稱：：非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法
技術領域：
：本發明涉及一種制備磁性活性炭的方法。
背景技術：
：活性炭因具有高度發達的孔隙結構、巨大的比表面積、穩定的化學性質和優良的吸附性能而被廣泛應用于冶金、醫藥、食品及環境領域。粉末活性炭還具有吸附速度快、價格低廉的優點，但其在實際應用中存在分離困難的問題，過濾分離法容易引起篩網堵塞或活性炭的流失。與傳統的過濾法相比，磁分離是一種簡單高效的分離方法，可分離磁性或可磁化的吸附劑、載體、細胞等物質，被廣泛用于生物化學、分子生物學、微生物學、細胞生物學、分析化學、環境技術等領域。
發明內容本發明所要解決的技術問題是為了解決現有粉末活性炭使用中采用過濾分離法容易引起篩網堵塞或活性炭流失的問題，提供了一種非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法。本發明非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將細度為200目240目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.4%0.6%的殼聚糖乙酸溶液中5minlOmin，過濾，然后將濾渣在50°C70°C的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于PH值為79的化學鍍溶液中IOmin15min，過濾，然后將濾渣加入到30°C50°C、NaBH4濃度為4g/L8g/L的NaBH4堿水溶液中還原6minlOmin，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到PH值為6.O8.5、溫度為75°C85°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍30s60s，然后過濾、洗滌，再在50°C70°C的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照13的體積比組成；所述鍍鎳液由硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、乳酸、氯化銨和硫脲組成，其中硫酸鎳的濃度為20g/L50g/L，次亞磷酸鈉的濃度為20g/L50g/L，醋酸鈉的濃度為10g/L45g/L，乳酸的濃度為5g/L35mL/L，氯化銨的濃度為10g/L45g/L，硫脲的濃度為Og/L0.006g/L0步驟二中反應方程式如下2H20+BH廠+2Ni2+—2NiI+2Η2+B02>4H+(1)步驟三中反應方程式如下2H2P02>Ni2++2H20—2Η2Ρ03>Η2+2H++NiI(2)本方法可將磁性的金屬鎳引入活性炭，得到的鎳基磁性活性炭使用后不用過濾即可將鎳基磁性活性炭完全分離出來，既可解決粉末炭的分離問題又能解決磁性物質吸附容量小的問題，本發明采用化學鍍法的方法過程簡單、快速高效、無需含鈀化合物，是一種對環境友好、有良好應用前景的制備方法。圖1是具體實施方式九中鍍鎳液與去離子水的體積比對所得鎳基磁性活性炭碘值的影響曲線圖，圖中+表示步驟三中施鍍60s所得鎳基磁性活性炭的碘值曲線，圖中+表示步驟三中施鍍30s所得鎳基磁性活性炭的碘值曲線；圖2是具體實施方式九中化學鍍溶液體積對所得鎳基磁性活性炭碘值的影響曲線圖，圖中+步驟三中施鍍30s所得鎳基磁性活性炭的碘值曲線，表示步驟三中施鍍60s所得鎳基磁性活性炭的碘值曲線；圖3是具體實施方式九中所用活性炭的亞甲藍吸附曲線；圖4是具體實施方式九中步驟三中施鍍60s所得鎳基磁性活性炭的金屬化率曲線圖；圖5是具體實施方式九中的鎳基磁性活性炭的孔容積曲線，圖中+表示4ml鍍鎳液與去離子水按照13的體積比混合后，所得鎳基磁性活性炭的孔容積曲線，+表示20ml鍍鎳液與去離子水按照13的體積比混合后，所得鎳基磁性活性炭的孔容積曲線，一表示原樣活性炭的孔容積曲線；圖6是具體實施方式九中所得鎳基磁性活性炭放大1000倍的掃描電鏡照片；圖7是具體實施方式九中所得鎳基磁性活性炭放大3000倍的掃描電鏡照片；圖8是具體實施方式九中所得鎳基磁性活性炭放大5000倍的掃描電鏡照片；圖9是具體實施方式九中所得鎳基磁性活性炭放大10000倍的掃描電鏡照片；圖10是具體實施方式九中所得鎳基磁性活性炭的磁滯回線。具體實施例方式本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。具體實施方式一本實施方式中非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將細度為200目240目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.4%0.6%的殼聚糖乙酸溶液中5minlOmin，過濾，然后將濾渣在50°C70°C的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于pH值為79的化學鍍溶液中IOmin15min，過濾，然后將濾渣加入到30°C50°C、NaBH4濃度為4g/L8g/L的NaBH4堿水溶液中還原6minlOmin，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到pH值為6.O8.5、溫度為75°C85°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍30s60s，然后過濾、洗滌，再在50°C70°C的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照13的體積比組成。本實施方式中所述的NaBH4堿水溶液由NaBH4溶于濃度為lg/L5g/L的NaOH水溶液制得。具體實施方式二本實施方式與具體實施方式一不同的是步驟一中所述殼聚糖乙酸溶液中殼聚糖的質量濃度為0.5%。其它與具體實施方式一相同。具體實施方式三本實施方式與具體實施方式一或二之一不同的是步驟一中將濾渣在60°C的條件下烘干。其它與具體實施方式一或二之一相同。具體實施方式四本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是所述鍍鎳液由硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、乳酸、氯化銨和硫脲組成，其中硫酸鎳的濃度為20g/L50g/L，次亞磷酸鈉的濃度為20g/L50g/L，醋酸鈉的濃度為10g/L45g/L，乳酸的濃度為5g/L35mL/L，氯化銨的濃度為10g/L45g/L，硫脲的濃度為Og/L0.006g/L。其它與具體實施方式一至三之一相同。具體實施方式五本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是步驟二中將濾渣加入到40°C的NaBH4堿水溶液中還原。其它與具體實施方式一至四之一相同。具體實施方式六本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是步驟二所述NaBH4堿水溶液中NaBH4的濃度為5g/L。其它與具體實施方式一至五之一相同。具體實施方式七本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是步驟二所述NaBH4堿水溶液中NaBH4的濃度為6g/L。其它與具體實施方式一至六之一相同。具體實施方式八本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是步驟三中將經過步驟二處理的活性炭加入到PH值為8、溫度為80°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍50s。其它與具體實施方式一至七之一相同。具體實施方式九本實施方式中非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將5g細度為230目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.5%的殼聚糖乙酸溶液中lOmin，過濾，然后將濾渣在60°C的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于PH值為8的化學鍍溶液中lOmin，過濾，然后將濾渣加入到40°C、NaBH4濃度為5g/L的NaBH4堿水溶液中還原8min，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到溫度為80°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍30s60s，然后過濾、洗滌，再在60°C的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照13的體積比組成；所述鍍鎳液由硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、乳酸、氯化銨和硫脲組成，其中硫酸鎳的濃度為40g/L，次亞磷酸鈉的濃度為40g/L，醋酸鈉的濃度為25g/L，乳酸的濃度為25mL/L，氯化銨的濃度為25g/L，硫脲的濃度為0.003g/L。由圖1可知所得鎳基磁性活性炭在高溫鍍液中反應30s時可達1116.50mg/g，反應60s時可達1078.21mg/g，所用原樣活性炭的碘值為1035.10mg/g,由此可知活性炭經過化學鍍鎳后碘值升高。由圖2可知步驟三中施鍍60s所得鎳基磁性活性炭的整體碘值比施鍍30s所得鎳基磁性活性炭的整體碘值高。鍍液體積量只要對一定量活性炭達到足夠，在一定范圍內沒有影響。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表1(本實施方式中所用活性炭的亞甲藍吸附值)、圖3和表2(本實施方式中所得鎳基磁性活性炭的亞甲藍吸附值)可知所得鎳基磁性活性炭與所用活性炭對亞甲藍的吸附接近。由圖4看出步驟三中施鍍時間為間60s時，所得鎳基磁性活性炭金屬化率隨化學鍍溶液量的增加呈遞增趨勢。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表3中AC代表表示原樣活性炭；AC-I代表4ml鍍鎳液與去離子水按照13的體積比混合后，所得的鎳基磁性活性炭；AC-2代表20ml鍍鎳液與去離子水按照13的體積比混合后，所得的鎳基磁性活性炭。由表3和圖5可知活性炭鍍鎳前后的比表面積變化不大，中孔微孔的數量有所減少，但是相對比例幾乎不變。由此可分析為活性炭鍍鎳后的吸附能力雖然有所下降，但是下降的程度很少。由圖6-圖9可知本實施方式所得鎳基磁性活性炭的表面鍍層致密，有金屬感，活性炭原有的孔道依然清晰可見，說明在活性炭表面鍍上金屬鍍層的厚度比孔隙的直徑要小，不能覆蓋活性炭的孔隙結構。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表4可知利用能譜儀測定所得鎳基磁性活性炭表面鍍層成分和含量，分析結果可以得到表面鍍層中含有Ni、P元素，鎳的質量分數為97.73%，磷的含量為2.27%，為低磷鍍層。其余元素主要來自活性炭和殼聚糖處理。從圖10可知，所得鎳基磁性活性炭獨特的磁學性能飽和磁化強度(Ms)為0.56927emu/g，剩余磁化強度(Mr)為76.140Xl(T3emu/g，矯頑力(He)為26.169G。此外，磁性質可以通過剩磁比(Mr/MS)來表征，所得鎳基磁性活性炭的Mr/Ms=0.134，這個低的剩磁比(<0.25)表明所得的鎳基磁性活性炭顯示出超順磁性。由以上的結果可知所得鎳基磁性活性炭具有相對完美、均一、良好的形貌和多孔殼結構，并對碘和亞甲藍具有較高的吸附能力。具體實施方式十本實施方式中非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將細度為200目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.4%的殼聚糖乙酸溶液中5min，過濾，然后將濾渣在50°C的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于PH值為7的化學鍍溶液中lOmin，過濾，然后將濾渣加入到30°C、NaBH4濃度為4g/L的NaBH4堿水溶液中還原6min，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到PH值為6.O、溫度為75°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍30s，然后過濾、洗滌，再在50°C的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照13的體積比組成。具體實施方式十一本實施方式中非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將細度為240目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.6%的殼聚糖乙酸溶液中lOmin，過濾，然后將濾渣在70°C的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于PH值為9的化學鍍溶液中15min，過濾，然后將濾渣加入到50°C,NaBH4濃度為8g/L的NaBH4堿水溶液中還原lOmin，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到PH值為8.5、溫度為85°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍60s，然后過濾、洗滌，再在70°C的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照13的體積比組成。權利要求非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法如下一、將細度為200目～240目的活性炭浸沒于殼聚糖質量濃度為0.4％～0.6％的殼聚糖乙酸溶液中5min～10min，過濾，然后將濾渣在50℃～70℃的條件下烘干；二、表面活化處理將經過步驟一處理的活性炭在室溫的條件下浸沒于pH值為7～9的化學鍍溶液中10min～15min，過濾，然后將濾渣加入到30℃～50℃、NaBH4濃度為4g/L～8g/L的NaBH4堿水溶液中還原6min～10min，過濾；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到pH值為6.0～8.5、溫度為75℃～85℃的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍30s～60s，然后過濾、洗滌，再在50℃～70℃的條件下烘干，即得鎳基磁性活性炭；步驟二中所述的化學鍍溶液由鍍鎳液與去離子水按照1∶3的體積比組成。2.根據權利要求1所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟一中所述殼聚糖乙酸溶液中殼聚糖的質量濃度為0.5%。3.根據權利要求1或2所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟一中將濾渣在60°C的條件下烘干。4.根據權利要求3所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于所述鍍鎳液由硫酸鎳、次亞磷酸鈉、醋酸鈉、乳酸、氯化銨和硫脲組成，其中硫酸鎳的濃度為20g/L50g/L，次亞磷酸鈉的濃度為20g/L50g/L，醋酸鈉的濃度為10g/L45g/L，乳酸的濃度為5g/L35mL/L，氯化銨的濃度為10g/L45g/L，硫脲的濃度為Og/L0.006g/L。5.根據權利要求1、2或4所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟二中將濾渣加入到40°C的NaBH4堿水溶液中還原。6.根據權利要求5所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟二所述NaBH4堿水溶液中NaBH4的濃度為5g/L。7.根據權利要求5所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟二所述NaBH4堿水溶液中NaBH4的濃度為6g/L。8.根據權利要求1、2、4、6或7所述的非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，其特征在于步驟三中將經過步驟二處理的活性炭加入到PH值為8、溫度為80°C的步驟二所得的濾液中攪拌施鍍50s。全文摘要非鈀活化法制備鎳基磁性活性炭的方法，它涉及一種制備磁性活性炭的方法。本發明解決了現有粉末活性炭使用中采用過濾分離法容易引起篩網堵塞或活性炭流失的問題。本方法如下一、將活性炭浸沒于殼聚糖乙酸溶液，過濾，然后將濾渣烘干；二、表面活化處理；三、將經過步驟二處理的活性炭加入到步驟二所得的濾液中攪拌施鍍，過濾、洗滌，再烘干，即得鎳基磁性活性炭。本方法可將磁性的金屬鎳引入活性炭，得到的鎳基磁性活性炭使用后不用過濾即可將鎳基磁性活性炭完全分離出來，既可解決粉末炭的分離問題又能解決磁性物質吸附容量小的問題。文檔編號C23C18/18GK101818338SQ20101014707公開日2010年9月1日申請日期2010年4月15日優先權日2010年4月15日發明者張健,王廣強,王立娟,蘇玲,賈博洋,趙旭,韓廣強申請人:東北林業大學