[發明專利]一種吸附廢水中酸性染料吲哚基多孔炭納米片的制備方法

在審

• 申請號: 201811115718.X
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109133050A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 余謨鑫;施偉;張香梅;丁瑞浩;吳勝華;張晨;何孝軍;王曉婷
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C01B32/318
• 分類號: C01B32/318;C01B32/348;C01B32/15;B01J20/20;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 杜袁成

本發明公開了一種吸附廢水中酸性染料吲哚基多孔炭納米片的制備方法，屬于炭材料制備技術領域。該方法以含氮的小分子吲哚為碳源，分別以納米氧化鈣和氫氧化鉀為模板劑和活化劑，將三者研磨混合均勻后的混合物轉移至剛玉舟中，放置于水平管式爐內，并在氬氣氣氛下，加熱制得含氮多孔炭納米片。該多孔炭納米片可作為吸附劑，在平衡濃度為50mg/L時，其對酸性染料—酸性橙74的吸附量超過了280mg/g，較低平衡濃度下對酸性染料表現出優異的吸附性能。本發明以吲哚為碳源，直接制備廢水中酸性染料吸附用含氮多孔炭納米片，具有工藝簡單、原料價廉易得等優點，實現了芳香雜環吲哚的高附加值利用。

技術領域

本發明屬于炭材料制備技術領域，具體涉及一種吸附廢水中酸性染料多孔炭納米片的制備方法。

背景技術

我國的印染行業自改革開放以來快速發展，在給我們的生活帶來方便的同時，也帶來了資源浪費和環境污染等問題，尤其以印染廢水導致的水污染問題相當嚴重。為了降低印染廢水所帶來的危害，物理、化學和生物方法被應用于處理印染廢水，其中吸附法在處理印染廢水中占有重要地位，它可以有效地將印染廢水中的污染物除去，尤其對其他方法難以有效處理和難降解的污染物，處理后的水質好且穩定，具有適用范圍廣、易操作、成本低廉和高效等優點，其中吸附劑則是吸附技術的核心。多孔炭具有發達的孔隙結構、巨大的比表面積、豐富的官能團等優點作為吸附劑在水處理過程應用最為廣泛。多孔炭的吸附范圍較為寬泛，不僅可以吸附染料等有機物，也可以吸附金屬離子等無機物，對于色度以及異臭等都能有較好的除去效果。為了進一步提高多孔炭對酸性染料的吸附性能，需對其表面進行化學修飾，其中，引入堿性官能團能有效的增加其與酸性染料的作用力，從而提高廢水中酸性染料的去除效果。

吲哚是一中芳香雜環含氮的有機化合物，溶于熱水、熱乙醇、乙醚、苯，其外觀呈無色或淺黃色片狀結晶，有特殊氣味，露置空氣中或見光色即變紅并樹脂化。吲哚廣泛存在于自然界，其資源豐富易得，主要存在于天然花油、煤焦油、糞便以及很多有機物中等，廣泛應用于各種精油、香精中，同時也是某些醫藥的中間體。

發明內容

為克服現有吸附劑對酸性染料吸附容量不夠大的缺點，本發明提供了一種以吲哚為碳源，分別以廉價的氧化鈣和氫氧化鉀為模板和活化劑，直接制備可吸附廢水中酸性染料的多孔炭納米片的方法。

該方法具體步驟如下：

(1)反應物的預處理：將吲哚分多次加入裝有氧化鈣的研缽中，兩者混合均勻；再將氫氧化鉀研磨成粉末，將粉末狀氫氧化鉀分多次加入吲哚和氧化鈣的混合物中混合均勻后，得到預處理后的反應物；其中，吲哚與氧化鈣兩者的質量比為1/4～5/6,吲哚與氫氧化鉀兩者的質量比為1/6～4/5。

(2)吲哚基多孔炭納米片的制備：把步驟(1)得到的反應物放入剛玉舟中，并將剛玉舟置于水平管式爐內，通入高純氬氣將所述管式爐內的空氣排凈，再以4℃/min的升溫速率將管式爐加熱至100℃，恒溫30min，繼續以4℃/min的升溫速率將管式爐加熱至800～900℃的終溫，在此溫度下恒溫1h，反應結束后自然降至室溫，將得到的產物取出、研磨,經酸洗、蒸餾水洗滌至中性，干燥后得到吲哚基多孔炭納米片。

在步驟(1)中，作為優選，所述吲哚的質量為6g，所述氧化鈣的質量為9g，所述氫氧化鉀的質量為15g。

在步驟(2)中，作為優選，將管式爐加熱至900℃的終溫。

本發明是以芳香雜環吲哚為碳源，分別以氧化鈣和氫氧化鉀為模板和活化劑，原位活化制得廢水中酸性染料吸附用多孔炭納米片材料。所制備的多孔炭納米片的比表面積介于1458～1629m²/g之間，總孔容介于0.95～1.27cm³/g之間。

本發明得到的吲哚基多孔炭納米片可以作為吸附劑在吸附廢水中酸性染料中加以應用。在不同平衡濃度下，本發明對制備的吲哚基多孔炭納米片進行了酸性染料吸附性能的測試。