一種磁性磺化蘭炭復(fù)合材料及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種磁性磺化蘭炭復(fù)合材料及其制備方 法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在煤化工企業(yè)中，所排放的廢水主要是高濃度的煤氣洗滌廢水，其中含有許多酚、 氨氮以及氰化物等有毒有害的物質(zhì)，廢水中的化學(xué)需氧量（COD)平均在5000mg/L左右、氨 氮也保持在200~500mg/L之間。同時(shí)，廢水中含有的多數(shù)有機(jī)污染物是很難降解的，這就 導(dǎo)致產(chǎn)生的煤化工廢水是一種高C0D、高氨氮、難降解的有機(jī)含酚廢水。
[0003] 國內(nèi)外報(bào)道過很多處理酚類的方法，吸附法因能使污水處理系統(tǒng)專一性處理效果 穩(wěn)定、運(yùn)行管理簡單、降解效率優(yōu)異、可再生利用及低成本等優(yōu)勢而成為一種廣受的關(guān)注新 的廢水處理方法。吸附法所用吸附劑主要包括生物材料、復(fù)合材料以及碳基吸附材料等，其 中用碳基材料具有穩(wěn)定性高、吸附速度快、操作方便等優(yōu)勢。此外，由于碳基材料具有發(fā)達(dá) 的孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，因此它對于酚類的吸附性能是很多吸附劑無法比擬的。所 以，用碳基材料作為吸附劑吸附酚類化合物為首選技術(shù)。
[0004] 蘭炭是低階煤低溫干餾、中溫氣化之后得到的產(chǎn)物，其中粒徑較小的產(chǎn)物由于無 法滿足鐵合金、硅鐵、碳化硅、電石等生產(chǎn)所需的工藝要求，只能用作低級燃料或者廉價(jià)處 理，造成了浪費(fèi)，大量的廢棄蘭炭堆積也對環(huán)境造成了污染。由于蘭炭具有低灰份、低硫、低 磷、高比電阻、固定炭、化學(xué)活性等特點(diǎn)，并且具有一定的吸附能力，但不及普通的活性炭。 因此，需要對其進(jìn)行改性來增加蘭炭的吸附能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種磁性磺化蘭炭復(fù)合材 料及其制備方法以及其在吸附酚類化合物中的應(yīng)用。
[0006] 為此，本發(fā)明提供了一種磁性磺化蘭炭復(fù)合材料，由磁性殼聚糖和磺化蘭炭復(fù)合 而成。
[0007] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，該復(fù)合材料中蘭炭粒徑為60~80目。
[0008] 作為本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方案，該復(fù)合材料通過以下步驟制備：
[0009] (1)磺化蘭炭的制備：將蘭炭粉碎，過篩獲得粒徑為60~80目的蘭炭微粒，按％ 炭:V濃硫Bt = Ig :5~8mL分別取蘭炭微粒及濃度為98 %的濃硫酸，沿內(nèi)壁倒入反應(yīng)釜，置于 溫度為140°C真空干燥箱中反應(yīng)5~8h，用石英漏斗抽濾，濾去廢液后，用蒸餾水洗滌至pH =7,在80°C真空烘箱中烘干10~15h，得到磺化蘭炭；
[0010] ⑵磁性？6304流體的制備：配置Fe 3+濃度為0? 18mol/L的Fe (NO 3) 3溶液和Fe 2+濃 度為0. 12mol/L FeSO4溶液，按體積比VFe_3)3:VFeS(]4= 1 :1分別量取前述配置好的溶液于三 口燒瓶中，在N2保護(hù)下在油浴鍋中加熱至40°C時(shí)，按體積比V (Fe(N03)3+FeS04) :VnH3.H20一 8 ~ 10 :1加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NH3 . H 20,陳化15~20min后繼續(xù)升溫，至60°C時(shí)老化5~ 8min，將所得產(chǎn)物漂洗分離，洗滌至中性，制得磁性Fe3O4流體；
[0011] ⑶磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的制備：稱取步驟⑴中所得的磺化蘭炭，按: V殼聚糖Fe3(]4= Ig : (3. 5~5) mL : (3. 5~5) mL的量加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %殼聚糖和步驟（2) 中所得磁性Fe3O4流體，機(jī)械攪拌10~20min后超聲攪拌15~25min，過濾、烘干。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0013] (1)磺化蘭炭的制備：將蘭炭粉碎，過篩獲得粒徑為60~80目的蘭炭微粒，按％ 炭:V濃硫Bt = Ig :5~8mL分別取蘭炭微粒及濃度為98 %的濃硫酸，沿內(nèi)壁倒入反應(yīng)釜，置于 溫度為140°C真空干燥箱中反應(yīng)5~8h，用石英漏斗抽濾，濾去廢液后，用蒸餾水洗滌至pH =7,在80°C真空烘箱中烘干10~15h，得到磺化蘭炭；
[0014] ⑵磁性？6304流體的制備：配置Fe 3+濃度為0? 18mol/L的Fe (NO 3) 3溶液和Fe 2+濃 度為0. 12mol/L FeSO4溶液，按體積比VFe_3)3:VFeS(]4= 1 :1分別量取前述配置好的溶液于三 口燒瓶中，在N2保護(hù)下在油浴鍋中加熱至40°C時(shí)，按體積比V ( Fe(N03)3+FeS04) :VnH3 . H20 一 8 ~ 10 :1加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NH3 . H 20,陳化15~20min后繼續(xù)升溫，至60°C時(shí)老化5~ 8min，將所得產(chǎn)物漂洗分離，洗滌至中性，制得磁性Fe 3O4流體；
[0015] (3)磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的制備：稱取步驟⑴中所得的磺化蘭炭，按: V殼聚糖Fe3(]4= Ig : (3. 5~5) mL : (3. 5~5) mL的量加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %殼聚糖和步驟（2) 中所得磁性Fe3O4流體，機(jī)械攪拌10~20min后超聲攪拌15~25min，過濾、烘干。
[0016] 本發(fā)明還提供了上述磁性磺化蘭炭復(fù)合材料在吸附酚類化合物中的應(yīng)用，磁性磺 化蘭炭復(fù)合材料吸附條件為：在pH = 5、溫度為35°C條件下吸附240min。
[0017] 作為本發(fā)明的磁性磺化蘭炭復(fù)合材料在吸附酚類化合物中的應(yīng)用的一個(gè)優(yōu)選方 案，所述酚類化合物為苯酚。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的制備流程圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明的磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的紅外光譜；
[0020] 圖3為本發(fā)明的磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的光電子能譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作詳細(xì)的說明：
[0022] 實(shí)施例1 :
[0023] (1)磺化蘭炭的制備：將蘭炭粉碎，過篩獲得粒徑為60~80目的蘭炭微粒，稱取 2g蘭炭微粒于反應(yīng)釜中，量取14mL濃度為98%的濃硫酸，沿內(nèi)壁倒入反應(yīng)釜，置于溫度為 140 °C真空干燥箱中反應(yīng)6h，用石英漏斗抽濾，濾去廢液后，用蒸餾水洗滌至pH = 7，在80 °C 真空烘箱中烘干12h，得到磺化蘭炭；
[0024] (2)磁性Fe3O^體的制備：準(zhǔn)確稱取72. 7236g硝酸鐵，配制為lOOOmL，得到Fe 3+ 濃度為〇. 18mol/L的Fe (NO3) 3溶液；準(zhǔn)確稱取33. 3639g硫酸亞鐵，配制為lOOOmL，得到Fe 2+ 濃度為〇. 12mol/L的FeSO4溶液。分別量取前述配置好的Fe (NO 3) 3和FeSO 4溶液各200mL 于三口燒瓶中，在N2保護(hù)下置于油浴鍋中加熱，待溫度升至40°C時(shí)加入48mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 25%的見1 3.1120，陳化151^11后繼續(xù)升溫，溫度升至60°(：時(shí)老化51^11，將所得產(chǎn)物漂洗分 離，洗滌至中性，制得磁性Fe3O4流體；
[0025] (3)磁性磺化蘭炭復(fù)合材料的制備：稱取步驟（1)中所得的磺化蘭炭I. 3g，加入質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為5 %殼聚糖5mL和步驟（2)中所得磁性Fe3O4流體5ml，機(jī)械攪拌15min后超聲攪 拌20min，過濾、烘干。
[0026] 實(shí)施例2 :
[0027] (1)磺化蘭炭的制備：將蘭炭粉碎，過篩獲得粒徑為60~80目的蘭炭微粒。稱取 2g蘭炭微粒于反應(yīng)釜中，量取12mL濃度為98%的濃硫酸，沿內(nèi)壁倒入反應(yīng)釜，置于溫度為 140 °C真空干燥箱中反應(yīng)5h，用石英漏斗抽濾，濾去廢液后，用蒸餾水洗滌至pH = 7，在80 °C 真空烘箱中烘干l〇h，得到磺化蘭炭。
[0028] (2)磁性Fe3O^體的制備：準(zhǔn)確稱取72. 7236g硝酸鐵，配制為lOOOmL，得到Fe 3+ 濃度為〇. 18mol/L的Fe (NO3) 3溶液；準(zhǔn)確稱取33. 3639g硫酸亞鐵，配制為lOOOmL，得到Fe 2+ 濃度為〇. 12mol/L的Fe