[發明專利]一種可光催化再生活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202210702755.0
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114917871A
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 洪波;徐靖才
• 申請（專利權）人: 徐靖才
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/02;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/34;C02F101/38
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本發明以廢棄山核桃蒲殼為原料，經過預處理、浸漬負載、熱解、炭化活化得到可光催化再生活性炭復合材料，本發明的活性炭復合材料可光催化再生，具有以下優點和有益效果：1)以廢棄山核桃蒲殼為原料，來源廣泛、價格低廉，可提高廢棄山核桃蒲殼的回收再利用率；2）活性炭與g?C₃N₄復合，增加化學活性點，提高材料的光催化降解能力，在吸附抗生素后可光照催化再生活性炭，使活性炭循環利用；3）本發明的制備方法具有操作簡單、環境友好、耗能低等優點，應用于環丙沙星抗生素吸附的條件溫和、耗時短、效果優異，活性炭可光催化再生循環利用效率高、效果好。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種可光催化再生活性炭及其制備方法。

背景技術

山核桃蒲殼中含一種生物堿，具有較強堿性，且不易腐爛，每年山核桃采摘后所遺棄的山核桃蒲殼都堆滿了江河，山核桃蒲殼堿性很強，在自然界中降解速度很慢，堆置山核桃蒲殼經雨水浸泡后，浸出液流入江河、湖泊中，污染水體以致江河中蝦魚滅絕，均對當地生態環境造成嚴重污染。目前無論是山上堆放還是集中專用場地堆放均無法解決日益增加的山核桃外蒲殼固廢處理。因此，山核桃蒲殼的回收再利用有很大的提升空間和重要的可持續發展意義。

活性炭因微孔結構豐富，比表面積大，化學穩定性高和無毒性等優點被廣泛應用于水處理、空氣凈化、食品脫色和藥物分離等領域。但其在實際應用中存在再生難等問題，應用后活性炭會產生大量的廢棄活性炭，如果這些廢棄活性炭不能夠再次利用或再生將對環境產生二次污染。常規的活性炭再生技術如熱再生，化學再生，生物再生，微波再生等存在處理溫度高，化學消耗大，處理周期長，再生效率低等許多缺點。廢棄活性炭的光催化再生技術通過將太陽能轉化為化學能，光催化降解被吸附的污染物來再生活性炭。由于可以將污染物原位降解，不會對環境產生二次污染。

類石墨相氮化碳 g-C₃N₄具有優異的可見光反應又不具備毒性，尤其是其獨特的二維超薄類石墨烯結構，它的量子限域效應和表面效應使帶隙變窄，能夠吸收從紫外光到可見光波段光譜，使其成為一種新型熱門的光催化材料。但g-C₃N₄單體比表面積較小，導電性較差，導致參與催化的活性位點少。將g-C₃N₄與比表面積較大和導電性較優異的活性炭復合，一方面提高了g-C₃N₄的光催化活性，另一方面通過了g-C₃N₄光催化降解活性炭吸附的污染物，使活性炭得到光催化再生。

發明內容

本發明的目的是利用山核桃蒲殼為原料，制備一種可光催化再生活性炭，該活性炭為g-C₃N₄/活性炭復合材料，同時提供了一種制備該活性炭復合材料的方法。

為實現本發明的目的，采用以下技術方案：

一種可光催化再生活性炭，其特征在于，所述的活性炭為g-C₃N₄/活性炭復合材料，具體包括以下制備步驟：一、將廢棄山核桃蒲殼水洗干凈烘干，然后用研磨機研磨過200目分子篩，在50℃下用NaOH浸泡5h，水洗至中性后過濾并在100℃下烘24 h以備用；二、將1份的尿素溶于蒸餾水和乙二醇的混合液中攪拌2 h，然后加入步驟一得到的樣品200~500份繼續攪拌24 h，放入烘箱在100℃下干燥12 h；三、將干燥后的樣品移入坩堝，蓋好蓋子同時保持著較好的密封性，置于管式爐中升溫至300~500 ℃保溫1~3 h后通入氮氣繼續升溫至800~1000 ℃保溫1~2 h，自然冷卻后得到可光催化再生活性炭。