磁性活性炭制備及在水體中的應用研究進展

陳兆輝 趙繼紅 劉永德

摘要：指出了磁性活性炭具有能夠快速固液分離的優點。簡述了兩步法、一步法以及水熱法制備磁性活性炭的研究現狀。分析探討了各種制備方法對磁性活性炭性能的影響、優缺點，總結了當前研究中存在的問題，并對其未來發展進行了展望。以供參考。

關鍵詞：磁性;活性炭;研究進展

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）16-0144-02

1引言

全球范圍內水污染日趨嚴重，主要特點是污染物成分復雜和排放量較大，是目前亟待解決的環境問題之一。去除水中污染物的方法有生物法、離子交換法及吸附法等。吸附法因操作簡便、效率高、二次污染小等優點成為水處理的理想方法。比表面積大、孔豐富和穩定性好等是活性炭的主要特點。過濾等固液分離的方法耗時且不經濟，而磁分離操作簡便、高效。磁性活性炭的制備方法包括兩步法、一步法和水熱法等。本研究將對制備磁性活性炭的過程及優缺點進行分析。

2兩步法制備磁性活性炭

2.1吸附法

吸附法是將活性炭和磁流體溶液不斷攪拌，然后將剩余磁流體去除以得到磁性活性炭。目前，關于吸附法的研究報道中，磁流體以Fe3O4和γ-Fe2O3為主。吸附法雖然能夠有效避免使用粘結劑造成的孔道阻塞，但仍存在磁流體易脫落，吸附性能降低等缺點。

2.2化學共沉淀法

化學共沉淀法是將活性炭浸入Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）鹽混合溶液，不斷攪拌，緩慢滴加堿液得到鐵的氫氧化物，然后利用磁分離得到固體，最后升溫轉化為鐵的氧化物，所得產品即為磁性活性炭。該方法與吸附法相比，磁性基質固定較為牢固，但是仍然容易阻塞孔道。

馬放等采用該方法制備磁性活性炭，對亞甲基藍的去除率高達98%。Zhang等制備出新型磁性生物炭，該材料表現出優異的磁性，同時對砷具有較強的吸附能力。Sun等通過利用化學共沉淀法制備出磁性生物炭，能夠高效吸附結晶紫。

2.3二次活化法

二次活化法通常首先將活性炭浸入Fe（Ⅲ）鹽溶液，然后在一定溫度下通人N2進行處理得到磁性活性炭。二次活化法雖然能夠在高溫下擴大孔隙，增強活性炭和磁性基質兩者的結合能力，但是高溫時間長、成本高，且易造成金屬含量增高和吸附性能減弱。

3一步法制備磁性活性炭

將磁性基質摻人到活性炭中，然后經過碳化活化獲得磁性活性炭是一步法制備磁性炭的主要步驟。張付申等口們利用高溫裂解混合金屬鹽溶液浸泡過的廢棄木屑的方法制備出磁性炭。和艷麗通過使用ZnCI2為活化劑，Fe3O4為磁性基質，杉木屑作為原料，在N：保護和真空中兩種狀態下，制備兩種不同的磁性炭。

4水熱法

通過將磁性前驅體和活性炭溶于溶劑中，控制水熱合成條件（添加表面活性劑或分散劑等），設定壓強和溫度下獲得磁性炭材料，這是水熱法制備磁性活性炭的主要操作步驟。水熱法相較其他方法而言，操作簡便、性能較強，但是水熱法制備產量小，不能進行規模化生產。賀平利用反應釜在200℃下制備得到磁性納米復合物C/CFO，對染料有較好的吸附效果。

5總結與展望

當今水污染日趨嚴重的情況下，制備理想的磁性炭材料是一項重要領域。磁性炭材料不僅有效吸附各類污染物，而且能夠快速固液分離，達到重復利用的目的。磁性活性炭具有高效性、操作簡單、可重復利用等優點而得到廣泛關注，在水處理中的應用也已成為當前研究的熱點。雖然磁性活性炭的制備方法已比較成熟，但仍有許多理論技術問題尚待解決。