[發明專利]一種再生活性炭及其制備方法

在審

• 申請號: 202210703022.9
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114870790A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 洪波;徐靖才
• 申請（專利權）人: 徐靖才
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/20;B01J20/34;B01J20/28;C02F1/28;C02F1/48;C02F101/34;C02F101/38
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本發明活性炭經過預處理、浸漬、水熱、煅燒得到可磁分離光催化再生活性炭復合材料，本發明的活性炭復合材料可磁分離和光催化再生，具有以下優點和有益效果：一、對活性炭的微觀結構幾乎沒有破壞，Fe?g?C₃N₄負載使活性炭具有磁性，在活性炭吸附抗生素后可以通過外磁場進行磁分離，有利于活性炭的回收利用及再生；2）活性炭與Fe?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，具體涉及一種可磁分離光催化再生活性炭及其制備方法。

背景技術

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分離難和再生難等問題。首先，傳統的過濾分離法容易引起篩網堵塞或活性炭的流失。與傳統的過濾法相比，磁分離是一種簡單高效的分離方法，可分離磁性或可磁化的吸附劑、載體、細胞等物質。而活性炭本身磁化率非常小，需要引入磁性介質才能適用于磁分離。其次，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進行摻雜改性，并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。

抗生素因具有的高效光譜、口服活性、完全的交叉抗性等優點，被廣泛用于治療人體、疾病、預防畜禽、水產品的細菌性病害等行業。然而，殘留抗生素的數量也隨之越來越大，據中國科學院關于抗生素污染的研究表明，在我國一年中有超過5萬噸抗生素排放進水土環境中，對生態系統和人類健康造成嚴重影響。因此，急需一種快速、有效的方法來降解掉水體中殘留的抗生素。活性炭具有豐富的孔結構，較大的比表面積，可以用來吸附水體中殘留的抗生素。然而，單純的活性炭對特定的抗生素化學活性點不高，抗生素吸附效率不夠理想。

發明內容

本發明的目的是制備一種可磁分離光催化再生活性炭，該活性炭為Fe-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：