一种玫瑰花渣活性炭及其制备方法与应用

本发明属于染料废水处理，尤其涉及一种玫瑰花渣活性炭及其制备方法与应用。

背景技术：

1、玫瑰因其巨大的自身价值在我国多个省份均有种植，其中一个非常主要的用途就是用来提取玫瑰精油。由于玫瑰花中玫瑰精油提取技术的局限性，导致玫瑰花的出油率很低。因此，为了提取满足市场需求的玫瑰精油就需要大量的玫瑰花，导致玫瑰精油提取的副产物玫瑰花渣大量堆积。目前，我国对玫瑰花渣的有效利用技术还不成熟，主要的研究还是停留在食品加工方面，但现有资料显示，玫瑰花渣在在食品方面的应用多处于研究阶段，并由于玫瑰花渣中存在玫瑰色素以及玫瑰中各种香味的干扰，对玫瑰花渣的利用并不充分。有研究以玫瑰花渣为原料利用pycnoporus sp.w-9菌株进行液体发酵生产漆酶，所得漆酶用于苯酚降解，并且对苯酚的去除率可达到86.6％，这表明玫瑰花渣加以利用有一定的吸附降解污染物的功能。

2、随着国内外印染行业的不断扩展，印染废水的排放大量增加，特别是亚甲基蓝被用于各种工业过程，如纺织、造纸、羊毛、塑料、化妆品和医药产品，未经处理的染料废水直接排放对环境产生的污染以及危害巨大，去除废水中的染料已经引起人们的广泛关注。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种玫瑰花渣活性炭。

2、本发明的再一目的在于提供由上述玫瑰花渣活性炭制备的玫瑰花渣活性炭棒。

3、本发明的再一目的在于提供上述玫瑰花渣活性炭以及玫瑰花渣活性炭棒的制备方法。

4、本发明的再一目的在于提供上述玫瑰花渣活性炭以及玫瑰花渣活性炭棒在去除废水中的染料应用。

5、本发明是这样实现的，一种玫瑰花渣活性炭的制备方法，该方法包括以下步骤：

6、(1)将烘干的玫瑰花渣在230～250℃下碳化6～8min，得到炭前躯体；

7、(2)将炭前驱体在活化剂中浸渍3～5h，得到浸渍液；

8、(3)将浸渍液加入到预热至390～410℃的高温马弗炉中，以9～11℃/min的速率升温至490～510℃活化温度，在该活化温度下保持45～55min后取出冷却至室温，得到活化产物；

9、(4)将活化物依次经过酸洗、水洗和干燥，得到玫瑰花渣活性炭。

10、优选地，在步骤(1)中，将烘干的玫瑰花渣在240℃下碳化7min，得到炭前躯体；

11、在步骤(2)中，所述活化剂为质量浓度20％的氢氧化钾，所述炭前驱体在活化剂的浸渍比为1:1。

12、优选地，在步骤(3)中，将浸渍液加入到预热至400℃的高温马弗炉中，以10℃/min的速率升温至500℃活化温度，在该活化温度下保持50min后取出冷却至室温，得到活化产物。

13、优选地，在步骤(4)中，所述酸洗为用质量浓度为10％的盐酸溶液酸洗至加入酸后不再发生反应；所述水洗为用水洗至流出的水为透明无色为止；所述干燥为110℃下干燥3h后取出并冷却至室温。

14、本发明进一步公开了上述方法制备得到的玫瑰花渣活性炭。

15、本发明进一步公开了一种玫瑰花渣活性炭棒的制备方法该方法包括以下步骤：

16、(1)将刻蚀过的不锈钢丝表面涂覆聚酰亚胺密封树脂后，迅速将上述玫瑰花渣活性炭均匀涂覆在不锈钢丝表面；

17、(2)将步骤(1)中完成涂覆后的不锈钢丝在240～260℃下老化1～3h，得到玫瑰花渣活性炭棒。

18、优选地，在步骤(1)中，将不锈钢铁丝浸入到质量浓度为40％的氢氟酸溶液中，在70℃下刻蚀10min，用超纯水和无水乙醇交替清洗干净，得到刻蚀过后具有粗糙表面的不锈钢丝。

19、本发明进一步公开了上述方法制备得到的玫瑰花渣活性炭棒。

20、本发明进一步公开了上述玫瑰花渣活性炭或玫瑰花渣活性炭棒在吸附废水染料中的应用；其中，所述染料包括亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明b、孔雀石绿、结晶紫。

21、优选地，所述染料为亚甲基蓝。

22、本发明克服现有技术的不足，提供一种玫瑰花渣活性炭及其制备方法与应用。本发明通过将烘干的玫瑰花渣在230～250℃下碳化6～8min，得到炭前躯体；将炭前驱体在活化剂中浸渍3～5h，得到浸渍液；将浸渍液加入到预热至390～410℃的高温马弗炉中，以9～11℃/min的速率升温至490～510℃活化温度，在该活化温度下保持45～55min后取出冷却至室温，得到活化产物；将活化物依次经过酸洗、水洗和干燥，得到玫瑰花渣活性炭。在本发明中，当玫瑰花渣活性炭固体粉末进入混合染料水溶液时，会产生表面电荷，这种表面电荷来自于玫瑰花渣活性炭表面基团的解离或者溶液中离子的吸附以及水溶液的ph值，其中负电荷是由表面的氧的酸性配合物如羧基和酚基的解离产生的，正电荷可能是表面氧配合物的基本特征，玫瑰花渣活性炭表面电荷都会对染料分子的吸附造成影响。玫瑰花渣活性炭对混合染料分子的吸附与初始ph值、各染料分子之间的作用力以及π-π键之间的作用力都存在相关性。在各个因素的共同作用下，玫瑰花渣活性炭对混合染料分子中的亚甲基蓝、孔雀石绿、结晶紫、罗丹明b、甲基橙染料分子吸附效果较好。

23、相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：

24、(1)本发明将玫瑰花渣进行回收制备具有吸附性能的活性炭，减少了资源的浪费，提高了玫瑰产业的经济效益和社会效益。

25、(2)玫瑰花渣活性炭对亚甲基蓝的吸附既有化学吸附又有物理吸附，同时存在单分子层吸附和多分子层吸附。

26、(3)从玫瑰花渣活性炭吸附亚甲基蓝溶液的单因素实验分析得知，当亚甲基蓝初始浓度为80mg/l、玫瑰花渣活性炭投加量为0.15g、初始ph＝11的时候亚甲基蓝的去除率最高，达到了99％。

27、(4)通过box-behnken中心组合实验设计得知，当亚甲基蓝初始浓度与玫瑰花渣活性炭的投加量共同作用时，对亚甲基蓝的去除率影响效果最为明显，影响程度由大到小依次为活性炭的投加量、亚甲基蓝浓度、初始ph。

28、(5)以玫瑰花渣为原料，以氢氧化钾为活化剂制备的玫瑰花渣活性炭，表面显示出明显的孔隙结构，且孔形状为排列整齐的蜂窝状结构。玫瑰花渣活性炭的平均孔径为4.2nm，总孔容为0.1589cm3/g，中孔占比为54.05％，主要以中孔结构为主，同时存在少量的微孔和大孔。从ftir谱图来看玫瑰花渣活性炭含有的官能团以羧基、羰基亲水基团为主，有利于吸附反应的进行。

29、(6)尽管本发明玫瑰花渣活性炭具有很高的染料吸附效率，但由于难以通过过滤或离心分离和回收，粉末状活性炭在大规模吸附中的使用受到限制。因此，本发明进一步制备玫瑰花渣活性炭棒用于去除废水或中间溶液中的染料和着色剂等污染物，实用性更强。

技术特征：

1.一种玫瑰花渣活性炭的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将烘干的玫瑰花渣在240℃下碳化7min，得到炭前躯体；

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将浸渍液加入到预热至400℃的高温马弗炉中，以10℃/min的速率升温至500℃活化温度，在该活化温度下保持50min后取出冷却至室温，得到活化产物。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述酸洗为用质量浓度为10％的盐酸溶液酸洗至加入酸后不再发生反应；所述水洗为用水洗至流出的水为透明无色为止；所述干燥为110℃下干燥3h后取出并冷却至室温。

5.权利要求1～4任一项所述方法制备得到的玫瑰花渣活性炭。

6.一种玫瑰花渣活性炭棒的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，将不锈钢铁丝浸入到质量浓度为40％的氢氟酸溶液中，在70℃下刻蚀10min，用超纯水和无水乙醇交替清洗干净，得到刻蚀过后具有粗糙表面的不锈钢丝。

8.权利要求6或7所述方法制备得到的玫瑰花渣活性炭棒。

9.权利要求5所述的玫瑰花渣活性炭或权利要求8所述的玫瑰花渣活性炭棒在吸附废水染料中的应用；其中，所述染料包括亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明b、孔雀石绿、结晶紫。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述染料为亚甲基蓝。

技术总结本发明公开了一种玫瑰花渣活性炭及其制备方法与应用。本发明通过将烘干的玫瑰花渣在230～250℃下碳化6～8min，得到炭前躯体，将炭前驱体在活化剂中浸渍3～5h，得到浸渍液，将浸渍液加入到预热至390～410℃的高温马弗炉中，以9～11℃/min的速率升温至490～510℃活化温度，在该活化温度下保持45～55min后取出冷却至室温，得到活化产物，将活化物依次经过酸洗、水洗和干燥，得到玫瑰花渣活性炭。本发明将玫瑰花渣进行回收制备具有吸附性能的活性炭，减少了资源的浪费，提高了玫瑰产业的经济效益和社会效益，所得玫瑰花渣活性炭可用于吸附废水中的染料，吸附效果好。技术研发人员：雷春妮,程修文,董卫强,于亚丽,徐继雄,王波,王新潮受保护的技术使用者：兰州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29