具有去除難降解有機污染廢水2,4,6三氯酚作用的枝葉多孔炭及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有去除難降解有機污染廢水2,4,6三氯酚作用的枝葉多孔炭及其制備方法應(yīng)用，本發(fā)明先制備得到枝葉生物質(zhì)炭，然后研磨，過篩，然后在800°C并有氮氣保護的條件下，用KOH溶液活化，恒溫炭化2小時，得到枝葉多孔炭。本發(fā)明通過大量試驗篩選枝葉多孔炭的制備方法，試驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的枝葉多孔炭對難降解有機污染廢水，尤其是對2,4,6三氯酚廢水具有95%以上的去除效果，對治理難降解有機污染廢水有重要的應(yīng)用價值，同時促進農(nóng)業(yè)廢棄物的循環(huán)利用，對環(huán)境保護具有重要意義。
【專利說明】具有去除難降解有機污染廢水2, 4, 6三氯酚作用的枝葉多孔炭及其制備方法與應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多孔炭，具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭及其制備方法與應(yīng)用

【背景技術(shù)】
本發(fā)明的目的是為了解決地下水中有機污染物的污染。中國科學(xué)院對京津唐地區(qū)地下水有機污染物的初步調(diào)查表明，該地區(qū)地下水中有機物種類達133種。有機污染物在地下水中含量甚微，但許多有機物毒性很大，足以引起各種健康問題。有機污染物進入包氣帶和含水層后，不僅其殘留物可以維持數(shù)十乃至上百年，長期污染環(huán)境，而且其降解中間產(chǎn)物亦會污染環(huán)境，某些中間產(chǎn)物甚至具有更大的毒性。芳香烴類、齒代烴類、農(nóng)藥等地下水有機污染物，相當一部分是“三致物”。為此，國外的飲用水標準中，有機組分指標遠遠超過無機組分指標。例如，在美國1996年標準的強制性指標中，有機組分占64項，而無機組分僅占24項。我國1985年的飲用水標準有機組分指標僅有5項，遠遠少于發(fā)達國家。
[0002]2，4，6三氯酚是難降解有毒化合物的典型代表，是成環(huán)境污染的原因之一，美國、歐盟和中國等均將其列為優(yōu)先控制污染物。2，4，6三氯酚是一種殺菌劑，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥制造、造紙、印染行業(yè)，它毒性大，難生物降解，具有三致效應(yīng)和遺傳毒性。2，4，6三氯酚在水環(huán)境中溶解度較高，易在環(huán)境中殘留。處理氯酚類污染物的常規(guī)方法有生物法、化學(xué)法以及物理法。其中，活性炭吸附法具有經(jīng)濟、有效和無副產(chǎn)物問題等優(yōu)點。
[0003]活性炭的制備是通過活化元素組成中以炭為主的炭質(zhì)材料，使其變成多孔性材料來進行的。早期活性炭制備的原料一般采用木材但因其來源有限、破壞環(huán)境后又轉(zhuǎn)為由儲藏豐富價格低廉的煤炭制備，并逐漸取代木質(zhì)活性炭。目前，隨著能源問題越來越嚴重，人們開始尋找煤炭替代原料，低成本、來源廣、性能高的活性炭原料的開發(fā)逐漸受到人們的關(guān)注。近年來基于資源的循環(huán)再利用理念，以農(nóng)林業(yè)廢棄材料和廢棄高分子材料等為原料制備活性炭的研究日趨廣泛。
[0004]因此，很有必要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)之上，充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物，變廢為寶，開發(fā)一種具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚，對環(huán)境保護具有重要作用的新型多孔炭。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了充分利用農(nóng)業(yè)廢棄物枝葉，變廢為寶，提供一種能有效去除難降解有機污染廢水，尤其是能有效去除2，4，6三氯酚的枝葉多孔炭，本發(fā)明另一個目的是提供枝葉多孔炭的制備方法，及其處理2，4，6三氯酚的方法。
[0006]技術(shù)方案:為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，它通過以下方法制備得到:
首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200~300目篩，然后將枝葉生物質(zhì)炭浸泡在KOH溶液中活化24~48小時，取出置于烘箱中烘干，然后在700~900° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化l~3h，炭化后先用稀HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭。
[0007]作為優(yōu)選方案，以上所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，它通過以下方法制備得到:
首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200目篩，然后將生物質(zhì)炭浸泡在δπιοΙΓ1 KOH溶液中活化24小時，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 h，炭化后先用0.1 mo I T1HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭；所述的生物質(zhì)炭與Smoir1 KOH溶液的質(zhì)量體積比為1:2~5。
[0008]枝葉炭炭化條件的篩選試驗:
(I)枝葉生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液不同浸潰比的篩選
分別取枝葉生物質(zhì)炭與5mo 1L-1 KOH溶液在浸潰比為1: 1、2:1、3:1、4:1、5:1，進行活化24小時，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 h，炭化后先用0.1 mol PHCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到4種枝葉多孔炭；分別稱取0.2g枝葉多孔炭分別添加到濃度為80 mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2左右，在水溫為25° C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同浸潰比條件下制得的枝葉多孔炭對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖1所示。結(jié)果表明，在浸潰比為3:1時，2，4，6三氯酚的去除率最高。因此，本發(fā)明選擇的浸潰比為3:1。
[0009](2)枝葉多孔炭的炭化溫度的篩選
取枝葉生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液在浸潰比3:1時，進行活化24小時，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在氮氣的保護下，分別在650° C、700° C、750° C、800° C、900° CUOOO0 C的條件下恒溫炭化I至3小時，炭化后先用0.1 mol PHCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到5種枝葉多孔炭；分別稱取在650° C、700° C、750° C、800° C、900° C和1000° C溫度下炭化的枝葉生物質(zhì)炭樣品各0.2g，分別添加到濃度為80 mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2左右，在水溫為25。C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同炭化溫度條件下制得的枝葉多孔炭對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖2所示。結(jié)果表明。在800° C的炭化溫度下，2，4，6三氯酚的去除率最高。因此，本發(fā)明選擇的炭化溫度為800° C。
[0010](3)枝葉多孔炭不同炭化時間(優(yōu)選結(jié)果800° C)的篩選
取枝葉生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液在浸潰比3:1時，進行活化24小時，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在氮氣的保護下，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐分別恒溫炭化30min、60min、90min、2h,炭化后先用0.1 mol PHCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到4種枝葉多孔炭；分別稱取恒溫炭化30min、60min、90min、2h的0.2g枝葉多孔炭分別添加到濃度為80 mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2左右，在水溫為25。C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同炭化時間制得的枝葉多孔炭對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖3所示。結(jié)果表明，在炭化時間為2h時，2，4，6三氯酚的去除率最高。因此，本發(fā)明選擇的炭化時間為2h。
[0011]本發(fā)明所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭的制備方法，其包括以下步驟:
首先干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭。再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200目篩，然后將生物質(zhì)炭浸泡在δπιοΙΓ1 KOH溶液中活化24小時，并且每8 h攪拌lmin，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 h，炭化后先用
0.1 mol L-1HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭；所述的生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液的質(zhì)量體積比為1:2~5。
[0012]本發(fā)明提供的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭在制備去除有機廢水2，4，6三氯酚制劑中的應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭在制備去除有機廢水2，4，6三氯酚制劑中的應(yīng)用，具體處理處理廢水時的方法為，枝葉多孔炭的用量為0.8~1.0 g/L，處理時調(diào)節(jié)溶液的pH值為3至9，處理時溫度為25至45° C，處理時間為2~3 h。
[0014]枝葉多孔炭去除2，4，6三氯酚工藝參數(shù)篩選實驗 (O不同溶液的PH值對2，4，6三氯酚的去除率的篩選
分別稱取0.2g 800° C炭化制備得到的枝葉多孔炭，分別添加到濃度為80 mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為3、5.2、7、9，在水溫為25。C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同炭化時間制得的枝葉多孔炭對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖4所示。結(jié)果表明，在pH值為5.2時，2，4，6三氯酚的去除率最好。因此，本發(fā)明選擇的溶液的最優(yōu)pH為5.2。
[0015](2)不同濃度2，4，6三氯酚的去除率的篩選
分別稱取0.2g 800° C炭化制備得到的枝葉多孔炭，分別添加到濃度為50、80、100、150mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2，在水溫為25。C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同炭化時間制得的枝葉多孔炭對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖5所示。結(jié)果表明，當2，4，6三氯酚濃度為80mg/L時，2，4，6三氯酚的去除率最好。因此，本發(fā)明選擇處理溶液的最優(yōu)濃度為 80mg/L。
[0016](3)不同處理溫度對2，4，6三氯酚的去除率的篩選
分別稱取0.2g 800° C炭化制備得到的枝葉多孔炭，到濃度為80 mg/L的2，4，6三氯酚250mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2，在恒溫震蕩器中分別調(diào)節(jié)水溫為25° C、35° C、45° C，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，不同處理溫度對2，4，6三氯酚的吸附效果如圖6所示。結(jié)果表明，三種溫度的處理效果相近，均達到90%以上，考慮到易操作和降低能耗考慮，本發(fā)明選擇處理溶液的最優(yōu)溫度為25。Co
[0017]作為優(yōu)選方法，本發(fā)明處理污水時的方法為:枝葉多孔炭的用量為0.8g/L，處理時調(diào)節(jié)溶液的pH值為5.2，處理時溫度為25° C，處理時間為2 h。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1枝葉生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液不同浸潰比的篩選折線圖。
[0019]圖2為枝葉多孔炭的炭化溫度的篩選折線圖。
[0020]圖3為枝葉多孔炭不同炭化時間篩選折線圖。
[0021]圖4為不同溶液的pH值對2，4，6三氯酚的去除率實驗曲線圖。
[0022]圖5為枝葉多孔炭處理不同濃度2，4，6三氯酚的去除率實驗曲線圖。
[0023]圖6為不同處理溫度對2，4，6三氯酚的去除率實驗曲線圖。

【具體實施方式】
[0024]根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的具體的物料配比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當也不會限制權(quán)利要求書中所詳細描述的本發(fā)明。
[0025]實施例1
具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，它通過以下方法制備得到:
首先干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200目篩，取枝葉生物質(zhì)炭與SmolLlOH溶液的質(zhì)量體積比為1: 3，將枝葉生物質(zhì)炭在Sm0Ir1KOH溶液中浸泡24 h進行活化處理，且每8 h攪拌lmin，然后置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，管式爐恒溫炭化2 h，炭化后用0.1 mol PHCl洗5次，蒸餾水清洗，105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭。
[0026]實施例2
具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，它通過以下方法制備得到:
首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭。再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過300目篩，取枝葉生物質(zhì)炭與Smoir1KOH溶液的質(zhì)量體積比為1:2，將枝葉生物質(zhì)炭在Sm0Ir1KOH溶液中浸泡48 h進行活化處理，且每8 h攪拌lmin，然后置于105° C烘箱中烘干，然后在1000° C并有氮氣保護的條件下，管式爐恒溫炭化3 h，炭化后用0.1 mol PHCl洗5次，蒸餾水清洗，105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭。
[0027]實施例3 2,4,6三氯酚去除試驗
稱取0.4g以上是實施例1和實施2制備得到的枝葉多孔炭，分別添加到為濃度為80mg/L的2，4，6三氯酚500mL溶液中，調(diào)節(jié)溶液的pH為5.2左右，在水溫為25。C恒溫震蕩器中，震蕩處理2h，離心用膜過濾，用液相色譜(PE，USA)測上清液中2，4，6三氯酚濃度，試驗結(jié)果表明，2，4，6三氯酚去除率分別為99.72%和95.08%。
[0028]通過以上實驗結(jié)果表明，本發(fā)明施用的枝葉生產(chǎn)的多孔炭材料，有利于消納農(nóng)業(yè)廢棄物，促進資源的循環(huán)利用，并且能去除有機污染廢水中的2，4，6三氯酚，對環(huán)境保護具有重要意義，具有很好的推廣應(yīng)用價值。
[0029]以上實施方式只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人了解本
【發(fā)明內(nèi)容】
并加以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，其特征在于，它通過以下方法制備得到: 首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將取枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200~300目篩，然后將枝葉生物質(zhì)炭浸泡在KOH溶液中活化24~48小時，取出置于烘箱中烘干，然后在800~1000° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 ~3h,炭化后先用HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭。
2.權(quán)利要求1所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭，其特征在于，它通過以下方法制備得到: 首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200目篩，然后將生物質(zhì)炭浸泡在δπιοΙΓ1 KOH溶液中活化24小時，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 h，炭化后先用0.1 mo I T1HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭；所述的生物質(zhì)炭與Smoir1 KOH溶液的質(zhì)量體積比為1:2~5。
3.權(quán)利要求2所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 首先將干枝葉粉粹，然后在氮氣的保護下，在450° C條件下恒溫炭化3小時，得到枝葉生物質(zhì)炭，再將枝葉生物質(zhì)炭研磨，過200目篩，然后將生物質(zhì)炭浸泡在δπιοΙΓ1 KOH溶液中活化24小時，并且每8 h攪拌lmin，取出置于105° C烘箱中烘干，然后在800° C并有氮氣保護的條件下，將經(jīng)KOH活化的枝葉生物質(zhì)炭放置在管式爐恒溫炭化2 h，炭化后先用0.1 mol L-1HCl沖洗，再用蒸餾水清洗，最后放置在105° C烘箱中烘干，研磨，得到枝葉多孔炭；所述的生物質(zhì)炭與δπιοΙΓ1 KOH溶液的質(zhì)量體積比為1:3。
4.權(quán)利要求1或2所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭在制備去除有機廢水2，4，6三氯酚制劑中的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭在制備去除有機廢水2，4，6三氯酚制劑中的應(yīng)用，其特征在于，處理廢水時，枝葉多孔炭的用量為0.8~1.0 g/L，處理時調(diào)節(jié)溶液的pH值為3至9，處理時溫度為25至45° C，處理時間為2~3 h。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有去除難降解有機污染廢水2，4，6三氯酚作用的枝葉多孔炭在制備去除有機廢水2，4，6三氯酚制劑中的應(yīng)用，其特征在于，枝葉多孔炭的用量為.0.8g/L，處理時調(diào)節(jié)溶液的pH值為5.2，處理時溫度為25至45° C，處理時間為2 h。
【文檔編號】B01J20/30GK104445193SQ201410728552
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】嚴金龍, 全桂香, 崔立強 申請人:鹽城工學(xué)院