[發明專利]一種由碳氮基光催化劑包覆的活性炭復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110993364.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113751043A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 余巖;嚴佳雯;胡邦炯;余夢丹;葛北驍;徐辰儀;楊燾鍵
• 申請（專利權）人: 寧波大學科學技術學院
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J31/02;C02F1/28;C02F1/30;B01J20/20;B01J20/30;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所(普通合伙) 33213
• 代理人: 劉元慧

本發明公開了一種由碳氮基光催化劑包覆的活性炭復合材料的制備方法，包括：1）CTF的制備；2）g?C₃N₄/CTF的制備；3）碳氮基光催化劑包覆活性炭的制備：取活性炭于水中吸水飽和；取聚乙烯醇于熱水中加熱溶解，冷卻后稀釋得2%的聚乙烯醇溶液；將飽和后的活性炭倒入2%的聚乙烯醇溶液中，加入g?C₃N₄/CTF光催化劑，得混合料；混合料于烘箱加熱，得包覆g?C₃N₄/CTF薄膜的活性炭復合材料。本發明方法基于價廉易得的活性炭吸附劑與碳氮基光催化材料構建吸附?光催化雙功能的復合材料，在提高飲用水中抗生素的去除效率的同時解決了活性炭再生成本高的問題，實現飲用水中低濃度抗生素徹底、高效、低能耗的去除。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種由碳氮基光催化劑包覆的活性炭復合材料的制備方法。

背景技術

人類活動和工業進程加劇了地下水和地表水的污染，供水廠常規處理工藝(混凝/沉淀/過濾/消毒)在以微污染水源作為處理原水時，很難保證出水水質達標。而隨水質分析技術的改進，水源水和飲用水中測得的微量有機污染物質的種類逐漸增多，此類物質是以痕量濃度（ng/L或μg/L）廣泛存在于環境水體中的一類有機污染物的總稱，主要包括內分泌干擾物、個人護理品及藥品和其他新興化合物等。抗生素及其代謝產物對水生生物有潛在毒理風險，破壞水生食物鏈的能量傳遞，進而影響高營養級生物及水生態系統健康。另一項調查結果也顯示，兒童和孕婦尿樣中有多種抗生素檢出，其中部分已在臨床上禁用，而抗生素暴露與兒童肥胖、性早熟等相關。抗生素通過飲水或食用水產品等途徑進入人體和動物體內后無法完全代謝，濫用抗生素將會導致腸道菌群失衡進而造成免疫力逐漸降低。而隨著經濟的快速發展人們對于飲用水水質的要求顯著提高，《生活飲用水衛生標準》中的水質指標也在逐漸完善，因此，亟需建立有效的飲用水安全保障體系。

目前我國在民用飲水水質安全保障方面主要采用的技術包括：活性炭吸附過濾技術、膜分離技術、軟化水技術等。活性炭的吸附作用可以有效去除水中氯、有機物、濁度、色度和嗅味等，但是對抗生素等低濃度有機物處理效率較低。膜分離技術分為微濾、超濾、納濾和反滲透等，可去除大部分水中對人體有害的物質，但同時也去除了水中的礦物質。然而醫學研究表明，孕婦和嬰兒不宜長期飲用純水。軟化水技術利用陽離子交換樹脂降低水的硬度，改善飲用水水質和口感。現今，飲用水深度處理研究重點在于不僅可以去除水中對人體有害物質，也可同時保留水中對人體健康有益的礦物質。納米材料光催化氧化技術是一種新型的高效、節能、環保的高級氧化技術，因其反應速度快，處理效率高，可實現污染物的徹底礦化而受到青睞，光催化處理水中微污染有機物時，傳統光催化材料較低的吸附能力導致了光催化反應的慢反應動力學問題。因此，為克服現有光催化材料難以兼具強吸附和光催化性能的缺點，構建集高吸附/光催化雙功效于一體的新型復合材料是具有應用潛力的研究方向之一。設計高吸附/光催化活性材料用于飲用水中抗生素降解體系，是一項機遇與挑戰并存的工作。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明設計的目的在于提供一種由碳氮基光催化劑包覆的活性炭復合材料的制備方法。

本發明通過以下技術方案加以實現：

所述的一種由碳氮基光催化劑包覆的活性炭復合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）CTF的制備：稱取適量的1，4-二氰基苯置于25mL三氟甲磺酸中混合，0℃環境下攪拌1.5 h，放入100℃烘箱中20 min后取出，冷卻至室溫，采用乙醇離心洗滌數次，放入60℃烘箱內干燥，干燥后加入氫氧化鈉溶液，于60℃烘箱內浸泡5 h，離心洗滌后于60℃烘箱內干燥制得CTF，備用；