于70°C攪拌反應4h，冷卻、離心洗滌干燥后得 到酚醛樹脂-Fe304樣品；將酚醛樹脂-Fe 304樣品移入磁舟中，放入管式爐，在N 2氛圍下以 10°C/min的升溫速率升溫至600°C碳化4h后得到碳-Fe304磁性活性炭。
[0012] 圖1是實施例1制得的酚醛樹脂的SEM圖，從圖中可以看出酚醛樹脂是大小均 一、粒徑在500nm左右并且分散性較好的球體。圖2-5分別對應實施例2-5制得的酚醛樹 脂_Fe 304樣品的SEM圖，當增大樣品中Fe 304的含量時，如圖3所示，Fe 304附著于酚醛樹脂 球體的表面后，由于Fe304含量較多，自身磁性相吸，使得樣品發生很大程度的團聚，甚至具 有結塊的現象。當減小Fe 304的含量時，如圖4和5所示，由于Fe 304含量較少，出現了一些 "裸球"，即很多酚醛樹脂球體表面沒有附著Fe 304。相比較而言，當C (Fe2+)=0.0 lmol/L時， 如圖2和6所示，酚醛樹脂球體表面均勻地附著上了 Fe304磁性物質，并且還保持著比較好 的分散性。然后將酚醛樹脂_Fe30 4樣品隔絕空氣碳化后，得到碳-Fe 304磁性活性炭，如圖7 所示，在高溫碳化后，碳球的粒徑減小了，表面附著的Fe 304磁性物質仍保持在球體的表面。 經SEM圖像分析后，確定了酚醛樹脂與Fe30 4的最佳配比，選用酚醛樹脂-Fe 304樣品作為磁 性活性炭的前體。
[0013] 實施例6 稱量0. 0119g苯酚，配置成250mL的溶液，以此溶液為母液，配得不同濃度的苯酚溶液。 溶液配置均勻后，以高純水做參比，用紫外可見分光光度計測量各個溶液在270nm處的吸 光度，分別測量兩次，求平均值，苯酚溶液的濃度及吸光度如表1所示： 表1苯酚溶液的濃度與吸光度
繪制苯酚溶液的標準曲線，得到吸光度與苯酚濃度的回歸曲線方程為 A=0. 012485204+0. 0147C,相關系數 R=0. 99974,如圖 8 所示。
[0014] 采用圖8,即苯酚溶液的標準曲線來測定溶液中剩余苯酚的濃度。兩種活性炭的投 加濃度均為200mg/L，經過不同時間的測定，溶液中剩余苯酚的濃度如表2,改性前后活性 炭對苯酚的吸附動力學實驗如圖9所示。
[0015] t時刻活性炭對苯酚的吸附量為： Q= (C0-C)V/m (式 1) 式中，Q是t時刻活性炭對苯酚的吸附量，mg/gA和C分別為溶液中苯酚的起始濃度 和t時刻的濃度，mg/L;V是溶液的總體積，L;m是投加的粉末活性炭的質量，g。
[0016] t/Qt=l/(k Qe2)+t/Qe (式 2) 其中式中t為吸附時間，min ;Qt是在t時刻活性炭對苯酷的吸附量，mg/g;Q e是吸附達 到平衡時活性炭對苯酚的平衡吸附量，mg/g;k為擬二級吸附速率模型的吸附速率常數，g/ mg? min x〇
[0017] 表2碳粉和碳-Fe304對苯酚的去除效果
對表2的數據利用式2進行擬二級吸附速率模型的擬合，擬合結果如圖10所示，最終 得到碳粉和碳-Fe304對苯酚的擬二級吸附速率模型如表3所示。
[0018] 表3碳粉和碳-Fe304吸附苯酚的擬二級速率模型
從表3可得，碳粉和碳-Fe304吸附苯酚的擬二級速率模型曲線R值分別為0. 98493和 0. 99966,均大于0. 95,因此兩者對苯酚的吸附速率均符合擬二級吸附速率模型。由該擬合 模型得到的碳粉和碳-Fe304對苯酷的平衡吸附量分別為36. 63mg/g和34. 42mg/g，可見經 過改性之后，碳-Fe304對苯酚的平衡吸附量降低了，這可能是由于碳球表面附著的Fe304阻 塞了表面的一些吸附位點。但是經改性后的碳-Fe304對苯酚的吸附速率遠大于碳粉對苯酚 的吸附速率，圖10中，在5min時，碳-Fe304磁性活性炭對苯酚的吸附量已達到平衡吸附量 的97. 33%，而碳粉的是64. 05%。這可能是因為經過Fe304改性后，碳球的表面含氧極性基團 增加，增強了對極性物質的吸附能力，從而增大了碳-Fe304對苯酚的吸附速率。
[0019] 以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該 了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原 理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入 本發明保護的范圍內。
【主權項】
1. 一種碳-Fe3O4磁性活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟：（1)酚醛樹脂的制 備，取0. 2mL氨水轉移到IOOmL的單口燒瓶中，再加入40mL去離子水和16mL無水乙醇溶液， 于30°C攪拌Ih后加入0. 4g間苯二酷，繼續攪拌30min，再加入0. 56mL甲醛溶液，攪拌反應 24h后將粉紅色乳液轉移至IOOmL的反應釜中，于100°C反應24h，溶液呈磚紅色，冷卻、離心 洗滌后，于l〇〇°C干燥48h得到酚醛樹脂；（2)酚醛樹脂-Fe3O4樣品的制備，稱取0.Ig酚醛 樹脂、0.2164gFeCl3 ? 6H20 和 0? 1112gFeSO4 ? 7H20 置于IOOmL燒瓶中，加入 40mL去離子 水，此時C(Fe2+)=O.Olmol/L，于70°C攪拌混合均勻，用摩爾濃度為8mol/L的氨水溶液調節 反應體系的pH=9~10,然后于70°C攪拌反應4h，冷卻、離心洗滌干燥后得到酚醛樹脂-Fe3O4 樣品；（3 )碳-Fe3O4磁性活性炭的制備，將酚醛樹脂-Fe304樣品移入磁舟中，放入管式爐，在 隊氛圍下以10°C/min的升溫速率升溫至600°C碳化4h后得到碳-Fe304磁性活性炭。
【專利摘要】本發明公開了一種碳-Fe3O4磁性活性炭的制備方法，屬于吸附材料的合成技術領域。本發明的技術方案要點為：一種碳-Fe3O4磁性活性炭的制備方法，包括酚醛樹脂的制備、酚醛樹脂-Fe3O4樣品的制備和碳-Fe3O4磁性活性炭的制備等步驟。本發明通過對活性碳磁化改性后，吸附速率明顯增大，雖然吸附平衡量有所降低，但是降低的程度并不大，吸附產物能夠通過外加磁場的方法簡單、快速且高效率地回收碳-Fe3O4樣品。
【IPC分類】B01J20/28, B01J20/30, B01J20/20, C02F1/28
【公開號】CN104907042
【申請號】CN201510244738
【發明人】宋世理, 趙曉業, 韓亞兵, 王蕓菲, 郝文莉
【申請人】河南師范大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年5月14日