磁性活性炭制备及在水体中的应用研究进展

陈兆辉 赵继红 刘永德

摘要：指出了磁性活性炭具有能够快速固液分离的优点。简述了两步法、一步法以及水热法制备磁性活性炭的研究现状。分析探讨了各种制备方法对磁性活性炭性能的影响、优缺点，总结了当前研究中存在的问题，并对其未来发展进行了展望。以供参考。

关键词：磁性;活性炭;研究进展

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）16-0144-02

1引言

全球范围内水污染日趋严重，主要特点是污染物成分复杂和排放量较大，是目前亟待解决的环境问题之一。去除水中污染物的方法有生物法、离子交换法及吸附法等。吸附法因操作简便、效率高、二次污染小等优点成为水处理的理想方法。比表面积大、孔丰富和稳定性好等是活性炭的主要特点。过滤等固液分离的方法耗时且不经济，而磁分离操作简便、高效。磁性活性炭的制备方法包括两步法、一步法和水热法等。本研究将对制备磁性活性炭的过程及优缺点进行分析。

2两步法制备磁性活性炭

2.1吸附法

吸附法是将活性炭和磁流体溶液不断搅拌，然后将剩余磁流体去除以得到磁性活性炭。目前，关于吸附法的研究报道中，磁流体以Fe3O4和γ-Fe2O3为主。吸附法虽然能够有效避免使用粘结剂造成的孔道阻塞，但仍存在磁流体易脱落，吸附性能降低等缺点。

2.2化学共沉淀法

化学共沉淀法是将活性炭浸入Fe（Ⅲ）和Fe（Ⅱ）盐混合溶液，不断搅拌，缓慢滴加碱液得到铁的氢氧化物，然后利用磁分离得到固体，最后升温转化为铁的氧化物，所得产品即为磁性活性炭。该方法与吸附法相比，磁性基质固定较为牢固，但是仍然容易阻塞孔道。

马放等采用该方法制备磁性活性炭，对亚甲基蓝的去除率高达98%。Zhang等制备出新型磁性生物炭，该材料表现出优异的磁性，同时对砷具有较强的吸附能力。Sun等通过利用化学共沉淀法制备出磁性生物炭，能够高效吸附结晶紫。

2.3二次活化法

二次活化法通常首先将活性炭浸入Fe（Ⅲ）盐溶液，然后在一定温度下通人N2进行处理得到磁性活性炭。二次活化法虽然能够在高温下扩大孔隙，增强活性炭和磁性基质两者的结合能力，但是高温时间长、成本高，且易造成金属含量增高和吸附性能减弱。

3一步法制备磁性活性炭

将磁性基质掺人到活性炭中，然后经过碳化活化获得磁性活性炭是一步法制备磁性炭的主要步骤。张付申等口们利用高温裂解混合金属盐溶液浸泡过的废弃木屑的方法制备出磁性炭。和艳丽通过使用ZnCI2为活化剂，Fe3O4为磁性基质，杉木屑作为原料，在N：保护和真空中两种状态下，制备两种不同的磁性炭。

4水热法

通过将磁性前驱体和活性炭溶于溶剂中，控制水热合成条件（添加表面活性剂或分散剂等），设定压强和温度下获得磁性炭材料，这是水热法制备磁性活性炭的主要操作步骤。水热法相较其他方法而言，操作简便、性能较强，但是水热法制备产量小，不能进行规模化生产。贺平利用反应釜在200℃下制备得到磁性纳米复合物C/CFO，对染料有较好的吸附效果。

5总结与展望

当今水污染日趋严重的情况下，制备理想的磁性炭材料是一项重要领域。磁性炭材料不僅有效吸附各类污染物，而且能够快速固液分离，达到重复利用的目的。磁性活性炭具有高效性、操作简单、可重复利用等优点而得到广泛关注，在水处理中的应用也已成为当前研究的热点。虽然磁性活性炭的制备方法已比较成熟，但仍有许多理论技术问题尚待解决。