負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭及其制備方法和應(yīng)用。該負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是由茶籽殼活性炭和負(fù)載于茶籽殼活性炭上的表面活性劑構(gòu)成，其中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.31%～2.45%，比表面積為799m2/g～820m2/g。其制備方法包括堿液熱處理、活化處理、熱解處理和表面活性劑負(fù)載四個(gè)步驟。本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭吸附容量高，可重復(fù)利用，大大降低了處理成本，其制備方法簡(jiǎn)單易行、成本低廉，制得的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭能夠有效處理高濃度高氯酸鹽廢水、不會(huì)造成二次污染，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用。
【專利說(shuō)明】負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭及其制備方法和該負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭在處理高氯酸鹽廢水中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]高氯酸鹽是高氯酸形成的鹽類，含有四面體型的高氯酸根離子(C104-)，被廣泛的應(yīng)用于火箭推進(jìn)劑、煙火制造、軍工業(yè)、安全氣囊、公路安全閃光板等領(lǐng)域，同時(shí)也作為添加劑被用于潤(rùn)滑油、織物固定劑、電鍍液、燃料涂料、冶煉鋁和鎂電池等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。由于人們?cè)谏a(chǎn)生活中廣泛的使用高氯酸鹽，導(dǎo)致大量的高氯酸鹽進(jìn)入自然水體之中，高氯酸鹽具有溶解度高、擴(kuò)散速度快、穩(wěn)定性高難以降解的特點(diǎn)，因此成為一種新型的持久性污染物。水體中的高氯酸鹽可以通過(guò)直接飲用或者食物鏈的方式進(jìn)入人體。進(jìn)入人體的高氯酸鹽會(huì)干擾甲狀腺對(duì)碘離子的吸收，影響甲狀腺的正常功能，造成甲狀腺激素合成量的減少，影響人體大腦組織的發(fā)育。由于甲狀腺激素分泌不足，阻礙血紅蛋白的合成，影響心肺功能和骨骼的發(fā)育、免疫力的維持、聽(tīng)覺(jué)器官的正常功能等。
[0003]美國(guó)國(guó)家研究中心研究表明，人體每天攝入的高氯酸鹽量不能超過(guò)0.7 μ g/kg人體體重，飲用水中高氯酸鹽的含量不能高于25 μ g/L，否則就會(huì)對(duì)人體健康造成影響。美國(guó)環(huán)保總署規(guī)定高氯酸鹽在飲用水中的安全標(biāo)準(zhǔn)為18 μ g/L，并對(duì)一些污染比較嚴(yán)重的地區(qū)制定了更低的安全標(biāo)準(zhǔn)值。
[0004]目前，高氯酸鹽的去除技術(shù)主要包括:微生物修復(fù)、物理吸附和化學(xué)還原三大類。利用微生物還原高氯酸鹽雖然有效但是存在著諸多問(wèn)題，比如還原條件要求高，存在病原微生物危害等。利用化學(xué)方法去除高氯酸鹽處理成本高，工序繁瑣，易造成二次污染，并且后續(xù)濃縮液處理困難。利用活性炭或者經(jīng)過(guò)氮摻雜的活性炭材料吸附廢水中的高氯酸鹽，是一種簡(jiǎn)單、易于操作和應(yīng)用廣泛的方法?，F(xiàn)有所用的商業(yè)活性炭對(duì)于高氯酸鹽的吸附效果都不理想。目前，利用茶籽殼制備負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭吸附高氯酸鹽的相關(guān)研究還比較少，沒(méi)有找到有效吸附水中高氯酸鹽負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭制備的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備簡(jiǎn)單易行、成本低廉、能有效處理高濃度高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭及其制備方法和應(yīng)用。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭，所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是由茶籽殼活性炭和負(fù)載于茶籽殼活性炭上的表面活性劑構(gòu)成；所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.31%?2.45%，比表面積為799 m2/g?820 m2/g。
[0007]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法，包括以下步驟: (1)堿液熱處理:將茶籽殼置于堿液中進(jìn)行水浴振蕩，發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)后洗滌堿液并真空干燥，得到茶籽殼活化原料；
(2)活化處理:將上述茶籽殼活化原料加入到氯化鋅溶液中攪拌，并水浴加熱，然后進(jìn)行真空干燥處理，得到茶籽殼活性原料；
(3)熱解處理:將上述茶籽殼活性原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行加熱，發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)后冷卻、洗滌并真空干燥，得到茶籽殼活性炭炭粉原料；
(4)表面活性劑負(fù)載:將上述茶籽殼活性炭炭粉原料加入表面活性劑中，密閉振蕩進(jìn)行負(fù)載反應(yīng)，負(fù)載反應(yīng)后，經(jīng)清洗和真空干燥，得到負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。
[0008]上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(I)中:所述堿液的濃度為lmol/L?2mol/L，所述茶籽殼的質(zhì)量與所述堿液的體積之比為Ig: 1ml?30ml ;所述水浴振蕩的條件為:水浴溫度為95°C?10CTC,轉(zhuǎn)速為140r/min?160r/min,時(shí)間為2h?4h ;所述真空干燥的溫度為90°C?110°C，時(shí)間為12h?24h。
[0009]上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述步驟(I)中:所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
[0010]上述的制備方中，優(yōu)選的，所述步驟(2)中:所述氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為30%?50%,所述茶籽殼活化原料的質(zhì)量與所述氯化鋅溶液的體積之比為Ig: 4ml?6ml ;所述水浴加熱的溫度為95°C?100°C，時(shí)間為1h?12h ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為24h?48h。
[0011]上述的制備方中，優(yōu)選的，所述步驟(3)中:所述熱解反應(yīng)的步驟為:將茶籽殼活性原料先以20°C /min?30°C /min的速率升溫至200°C?300°C，停留5min?1min后，再以20°C /min?30°C /min的速率升溫至最終反應(yīng)溫度600°C，停留90min?120min ;所述洗滌采用鹽酸溶液，所述鹽酸溶液的摩爾濃度為lmol/L?2mol/L ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為8h?12h。
[0012]上述的制備方中，優(yōu)選的，所述步驟(4)中:所述表面活性劑為苯扎氯氨溶液，所述苯扎氯氨溶液的質(zhì)量濃度為0.1%?0.4% ;所述茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與所述苯扎氯氨溶液的體積之比為Ig: 40ml?10ml ;所述負(fù)載反應(yīng)的時(shí)間為12h?24h,反應(yīng)溫度為25 V?30°C，轉(zhuǎn)速為140r/min?160r/min ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為8h?12h。
[0013]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭或者上述的制備方法制備得到的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭在處理高氯酸鹽廢水中的應(yīng)用。
[0014]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述應(yīng)用包括以下步驟:將所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭和高氯酸鹽廢水加入到吸附系統(tǒng)中進(jìn)行吸附反應(yīng)，測(cè)定負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)廢水中高氯酸鹽的吸附能力。
[0015]上述的應(yīng)用中，優(yōu)選的，所述高氯酸鹽廢水的濃度為lmg/L?550mg/L ;所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的質(zhì)量與所述高氯酸鹽廢水的體積之比為Ig: 500ml?100ml ;所述高氯酸鹽廢水中的高氯酸鹽為高氯酸鈉和/或高氯酸鉀；所述吸附系統(tǒng)為常規(guī)容器，所述常規(guī)容器包括三角瓶。
[0016]本發(fā)明的制備方法中，所述步驟(I)中:所述茶籽殼為榨油廠的廢棄茶籽殼；所述茶籽殼的干燥條件為:溫度為70°C?80°C，干燥時(shí)間為24h?48h。
[0017]本發(fā)明的制備方法中，所述步驟(3 )中，將茶籽殼活性原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行加熱可以采取以下方式進(jìn)行:將茶籽殼活性原料置于加熱裝置中，通入氮?dú)馀艃艏訜嵫b置中的空氣，對(duì)茶籽殼活性原料進(jìn)行加熱，在加熱和反應(yīng)后冷卻的過(guò)程保持氮?dú)獾耐ㄈ搿?br> [0018]本發(fā)明中，處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭可通過(guò)化學(xué)再生，再次處理高氯酸鹽廢水。化學(xué)再生包括以下步驟:將處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭于105°C?110°C干燥1h?24h ;將干燥后的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭加入到lmol/L?2mol/L的鹽酸溶液中，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭與鹽酸溶液的質(zhì)量體積比為Ig: 50ml?100ml,進(jìn)行振蕩反應(yīng),轉(zhuǎn)速為140r/min?160r/min,時(shí)間為12h?24h，過(guò)濾洗滌，最后在干燥溫度為105°C?110°C下干燥1h?24h，得到再生負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。利用再生負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭處理高氯酸鹽廢水，其處理?xiàng)l件與負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的處理?xiàng)l件相同。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是一種成本低廉，吸附容量高，可重復(fù)利用，能有效處理高濃度高氯酸鹽廢水的吸附材料。該負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是以茶籽煉油廠的廢棄物茶籽殼為原料，通過(guò)將廢棄的茶籽殼進(jìn)行一系列處理后，得到了負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭，實(shí)現(xiàn)了對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用。
[0020]2、本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單易行，成本低廉，采用堿液熱處理可以溶解茶籽殼里的多聚糖和部分木質(zhì)素，有利于茶籽殼軟化和纖維素的釋放，然后利用氯化鋅溶液進(jìn)行活化處理，有利于活性炭比表面積的提高；再將茶籽殼活性材料進(jìn)行熱解處理，得到茶籽殼活性炭，最后通過(guò)表面活性劑的負(fù)載，制備得到負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。
[0021]3、本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭能有效吸附高濃度高氯酸鹽廢水，特別是濃度為lmg/L?550mg/L的高濃度高氯酸鹽廢水。本發(fā)明處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭還可以通過(guò)化學(xué)再生，再次處理高濃度高氯酸鹽廢水，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭可以重復(fù)使用，大大降低了處理成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的微觀形貌掃描電鏡圖(放大400倍)。
[0023]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中負(fù)載在茶籽殼活性炭上的表面活性劑的微觀形貌掃描電鏡圖(放大20000倍)。
[0024]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中XPS對(duì)負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭表面各元素分析結(jié)果圖。
[0025]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭表面含氮物質(zhì)的XPS峰譜擬合圖。
[0026]圖5為本發(fā)明實(shí)施例2中負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽的等溫吸附線。
[0027]圖6為本發(fā)明實(shí)施例2中負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的高氯酸鹽吸附動(dòng)力曲線。
[0028]圖7為本發(fā)明不同實(shí)施例制備的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽的最大吸附量對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030]以下實(shí)施例中所采用的材料和儀器均為市售。
[0031]實(shí)施例1:
一種本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭，該負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是由茶籽殼活性炭和負(fù)載于茶籽殼活性炭上的表面活性劑(具體為苯扎氯氨)構(gòu)成；負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.42%，比表面積為799 m2/g。
[0032]一種上述本實(shí)施例的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法，包括以下步驟:
(I)堿液熱處理:將取自榨油廠的廢棄茶籽殼洗凈，于80°C下干燥24h。將干燥的茶籽殼研碎為黃豆粒大小，取1g研碎后的茶籽殼加入到100ml、濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液中，于98°C、150r/min條件下水浴振蕩2h,冷卻至室溫后過(guò)濾,用熱的去離子水洗漆,最后于105°C溫度下真空干燥24h，得到茶籽殼活化原料。
[0033](2)活化處理:取1g茶籽殼活化原料加入至40ml質(zhì)量濃度為30%的氯化鋅溶液中攪拌，于98°C下水浴加熱12h，這有利于氯化鋅和茶籽殼活化原料的反應(yīng)，并且脫去多余的水分，最后于105°C真空干燥24h，得到茶籽殼活性原料。
[0034](3)熱解處理:取2g茶籽殼活性原料放置于管式電阻爐中，以50mL/min的流速通入氮?dú)?min以排除管內(nèi)的空氣。然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下先以20°C /min的速率升溫至200°C，停留5min，再以20°C /min速率升溫至最終反應(yīng)溫度600°C，停留90min，停止加熱持續(xù)通入氮?dú)饫鋮s至室溫。用濃度為lmol/L的鹽酸溶液振蕩洗滌，再用去離子水沖洗多余的鹽酸，于105°C下真空干燥10h，得到茶籽殼活性炭炭粉原料。
[0035](4)表面活性劑負(fù)載:將Ig的茶籽殼活性炭炭粉原料加入到150ml的三角瓶中，加入40ml質(zhì)量濃度為0.4%的苯扎氯氨溶液密封，于室溫25°C、150r/min條件下振蕩12h，反應(yīng)后用去離子水反復(fù)洗滌至pH=6.5，最后于105°C下真空干燥10h，得到負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。
[0036]如圖1和圖2所示，是本實(shí)施例制備的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的微觀形貌圖，從圖中可以看出大量的表面活性劑負(fù)載于茶籽殼活性炭表面。用X光電子能譜(XPS)對(duì)負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的表面物質(zhì)進(jìn)行表征，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭表面氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.42%。通過(guò)對(duì)400eV附近的峰進(jìn)行高倍分析得到了關(guān)于N的分譜，結(jié)果如圖4所示。由圖4可以得到N的峰譜圖不是單純的一種含氮物質(zhì)(含氮官能團(tuán))的峰譜，而是由多種含氮物質(zhì)的峰譜混合組成。
[0037]由于吡啶結(jié)構(gòu)(N-6)、胺類物質(zhì)(Amines)、吡咯結(jié)構(gòu)(N-5)、季銨鹽結(jié)構(gòu)(N-Q)和氮氧化合物(N-Ox)的結(jié)合能分別為:398.7±0.3eV、399.4eV、400.3±0.3eV、401.4eV 和402eV?405eV，并且吡啶結(jié)構(gòu)和季銨鹽能夠和水溶液中的C104_結(jié)合。對(duì)氮元素的峰譜進(jìn)行上述含氮物質(zhì)的擬合，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，本發(fā)明所制備的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭表面的含氮物質(zhì)主要有:吡啶結(jié)構(gòu)、吡咯結(jié)構(gòu)、季銨鹽結(jié)構(gòu)、胺類物質(zhì)和氮氧化合物，并且本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭能夠吸附水中的高氯酸鹽。
[0038]實(shí)施例2:
一種本發(fā)明的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭在處理高濃度高氯酸鹽廢水中的應(yīng)用(即吸附與吸附動(dòng)力測(cè)定)，該負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭取自實(shí)施例1制備的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭，應(yīng)用方法包括以下步驟:
配制12個(gè)不同濃度的高氯酸鹽溶液(具體為高氯酸鈉溶液)，其濃度分別為lmg/L、5mg/L、10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L、50 mg/L、70 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、550 mg/L，各取50ml，放入250ml的三角瓶(即吸附系統(tǒng))中。分別取負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭0.1g加入到裝有不同濃度高氯酸鹽溶液的250ml三角瓶中，在室溫、150r/min條件下振蕩24h，反應(yīng)完成后，取樣測(cè)定高氯酸鹽的濃度，結(jié)果如圖5所示。
[0039]吸附動(dòng)力測(cè)定:取0.1g負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭加入到250ml的三角瓶中，加入50ml濃度為50mg/L的高氯酸鹽溶液,在室溫、150r/min條件下振蕩24h,并在lmin、5min、10 min、20 min、30 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、1440 min,取水樣測(cè)定不同時(shí)間點(diǎn)的高氯酸鹽溶液濃度，結(jié)果如圖6所示。
[0040]由圖5和圖6的結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽有很強(qiáng)的吸附效果。如圖5所示負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的吸附容量隨著溶液中高氯酸鹽濃度的增加而不斷提高，當(dāng)高氯酸鹽濃度達(dá)到550mg/L，吸附達(dá)到最大的飽和值。通過(guò)計(jì)算得到負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽的最大吸附容量為78mg/g。如圖6所示的吸附動(dòng)力測(cè)定結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽溶液的吸附，在一分鐘左右就能迅速達(dá)到吸附飽和。
[0041]實(shí)施例3:
一種本發(fā)明的處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的再生及其應(yīng)用，本實(shí)施例中處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭來(lái)源于實(shí)施例2。
[0042]再生:將實(shí)施例2中的處理過(guò)高氯酸鹽廢水的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭于105°C干燥10h，然后將干燥后的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭加入到lmol/L的鹽酸溶液中，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的質(zhì)量與鹽酸鹽溶液的體積之比為Ig: 50ml，振蕩反應(yīng)12h，轉(zhuǎn)速為150 r/min。反應(yīng)后，經(jīng)過(guò)濾洗滌，并在干燥溫度105°C下干燥10h，得到再生負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。
[0043]應(yīng)用:利用再生負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭處理高氯酸鹽廢水，其處理?xiàng)l件與實(shí)施例2負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的處理?xiàng)l件相同。
[0044]結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)化學(xué)再生使得負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鈉的吸附容量得到很大的恢復(fù)，恢復(fù)率為94.6%，經(jīng)過(guò)計(jì)算再生負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的最大吸附容量為73.8mg/g。
[0045]實(shí)施例4:
本實(shí)施例的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟:
制備步驟與實(shí)施例1基本一致，不同之處為:步驟(I)中，氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L，茶籽殼的質(zhì)量與堿液的體積之比為Ig: 30ml ;步驟(2)中，氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為50%;步驟(3)中，升溫至最終反應(yīng)溫度為600°C時(shí)，熱解反應(yīng)的停留時(shí)間為120 min ;步驟
(4)中，表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.1%，茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與苯扎氯氨溶液的體積之比為Ig: 10ml0負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.31%，比表面積為 820 m2/g。
[0046]將得到的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭按照與實(shí)施例2相同的條件下對(duì)濃度為I?550 mg/L高氯酸鈉水溶液進(jìn)行吸附。結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鈉的最大吸附容量為71 mg/g。
[0047]實(shí)施例5:
本實(shí)施例的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟:
制備步驟與實(shí)施例1基本一致，不同之處為:步驟(I)中，茶籽殼的質(zhì)量與堿液的體積之比為Ig: 20ml ;步驟(2)中，氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為40%，茶籽殼活化原料的質(zhì)量與氯化鋅溶液的體積之比為Ig: 5ml ;步驟(3)中，鹽酸的濃度為2 mol/L;步驟(4)中，表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.2%，茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與苯扎氯氨溶液的體積之比為Ig: 60ml。負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.39%，比表面積為805 m2/g°
[0048]將得到的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭按照與實(shí)施例2相同的條件下對(duì)濃度為I?550 mg/L高氯酸鈉水溶液進(jìn)行吸附。結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鈉的最大吸附容量為74 mg/g。
[0049]實(shí)施例6:
本實(shí)施例的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟:
制備步驟與實(shí)施例1基本一致，不同之處為:步驟(I)中，氫氧化鈉溶液的濃度為2mol/L，茶籽殼的質(zhì)量與堿液的體積之比為Ig: 30ml ;步驟(2)中，氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為40%，茶籽殼活化原料的質(zhì)量與氯化鋅溶液的體積之比為Ig: 6ml;步驟(4)中，表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.3%，茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與苯扎氯氨溶液的體積比為Ig: 100ml。負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.45%，比表面積為801m2/g。
[0050]將得到的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭按照與實(shí)施例2相同的條件下對(duì)濃度為I?550 mg/L高氯酸鈉水溶液進(jìn)行吸附。結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鈉的最大吸附容量為77 mg/g。
[0051]實(shí)施例7:
本實(shí)施例的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法及應(yīng)用，包括以下步驟:
制備步驟與實(shí)施例1基本一致，不同之處為:步驟(I)中，茶籽殼的質(zhì)量與堿液的體積之比為Ig: 20ml ;步驟(2)中，氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為50%，茶籽殼活化原料的質(zhì)量與氯化鋅溶液的體積之比為Ig: 5ml ;步驟(4)中，表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.1%，茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與苯扎氯氨溶液的體積比為Ig: 60ml。負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.39%，比表面積為811m2/g。
[0052]將得到的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭按照與實(shí)施例2相同的條件下對(duì)濃度為I?550 mg/L高氯酸鈉水溶液進(jìn)行吸附。結(jié)果表明，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鈉的最大吸附容量為68 mg/g。
[0053]如圖7所示，是分別采用茶籽殼活性炭炭粉原料、實(shí)施例2、4、5、6、7制備的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭作為吸附劑對(duì)高氯酸鈉的最大吸附容量測(cè)試結(jié)果。通過(guò)對(duì)比可知，對(duì)茶籽殼活性炭進(jìn)行表面活性劑負(fù)載以后其高氯酸鹽的吸附率得到了顯著的提高，相對(duì)于茶籽殼活性炭炭粉原料，本發(fā)明負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)高氯酸鹽的吸附量提高了48 mg/g ?58 mg/g。
[0054]除以上實(shí)施例中所給出的高氯酸鈉水溶液外，負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭還可處理高氯酸鉀水溶液。
[0055]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭，其特征在于，所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭是由茶籽殼活性炭和負(fù)載于茶籽殼活性炭上的表面活性劑構(gòu)成；所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭中氮的原子百分?jǐn)?shù)為2.31%?2.45%，比表面積為799 m2/g?820 m2/g。
2.一種如權(quán)利要求1所述的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的制備方法，包括以下步驟: (1)堿液熱處理:將茶籽殼置于堿液中進(jìn)行水浴振蕩，發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)后洗滌堿液并真空干燥，得到茶籽殼活化原料； (2)活化處理:將上述茶籽殼活化原料加入到氯化鋅溶液中攪拌，并水浴加熱，然后進(jìn)行真空干燥處理，得到茶籽殼活性原料； (3)熱解處理:將上述茶籽殼活性原料在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行加熱，發(fā)生熱解反應(yīng)，反應(yīng)后冷卻、洗滌并真空干燥，得到茶籽殼活性炭炭粉原料； (4)表面活性劑負(fù)載:將上述茶籽殼活性炭炭粉原料加入表面活性劑中，密閉振蕩進(jìn)行負(fù)載反應(yīng)，負(fù)載反應(yīng)后，經(jīng)清洗和真空干燥，得到負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中:所述堿液的濃度為lmol/L?2mol/L,所述茶籽殼的質(zhì)量與所述堿液的體積之比為Ig: 1ml?30ml ;所述水浴振蕩的條件為:水浴溫度為95°C?100°C,轉(zhuǎn)速為140r/min?160r/min,時(shí)間為2h?4h ；所述真空干燥的溫度為90°C?110°C，時(shí)間為12h?24h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中:所述堿液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中:所述氯化鋅溶液的質(zhì)量濃度為30%?50%，所述茶籽殼活化原料的質(zhì)量與所述氯化鋅溶液的體積之比為Ig: 4mI?6ml ;所述水浴加熱的溫度為95°C?100°C,時(shí)間為1h?12h ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為24h?48h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中:所述熱解反應(yīng)的步驟為:將茶籽殼活性原料先以20°C /min?30°C /min的速率升溫至200°C?300°C，停留5min?1min后，再以20°C /min?30°C /min的速率升溫至最終反應(yīng)溫度600°C，停留90min?120min ;所述洗滌采用鹽酸溶液，所述鹽酸溶液的摩爾濃度為Imol/L?2mol/L ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為8h?12h。
7.根據(jù)權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中:所述表面活性劑為苯扎氯氨溶液，所述苯扎氯氨溶液的質(zhì)量濃度為0.1%?0.4% ;所述茶籽殼活性炭炭粉原料的質(zhì)量與所述苯扎氯氨溶液的體積之比為Ig: 40ml?10ml ;所述負(fù)載反應(yīng)的時(shí)間為12h?24h，反應(yīng)溫度為25°C?30°C，轉(zhuǎn)速為140r/min?160r/min ;所述真空干燥的溫度為105°C?110°C，時(shí)間為8h?12h。
8.—種如權(quán)利要求1所述的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭或者如權(quán)利要求2?7中任一項(xiàng)所述的制備方法制得的負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭在處理高氯酸鹽廢水中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用包括以下步驟:將所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭和高氯酸鹽廢水加入到吸附系統(tǒng)中進(jìn)行吸附反應(yīng)，測(cè)定負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭對(duì)廢水中高氯酸鹽的吸附能力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于，所述高氯酸鹽廢水的濃度為lmg/L?550mg/L;所述負(fù)載表面活性劑茶籽殼活性炭的質(zhì)量與所述高氯酸鹽廢水的體積之比為Ig: 500ml?100ml ;所述高氯酸鹽廢水中的高氯酸鹽為高氯酸鈉和/或高氯酸鉀；所述吸附系統(tǒng)為常規(guī)容器，所述常規(guī)容器包括三角瓶。
【文檔編號(hào)】B01J20/20GK104368309SQ201410685595
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】翟云波, 徐碧波, 朱云, 陳紅梅, 彭川, 曾光明 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)