[发明专利]一种有机染料吸附剂双介孔TiO2/碳及其制备方法

说明书

本发明涉及水污染处理技术领域，更具体地说，涉及一种有机染料吸附剂双介孔TiO2/碳及其制备方法的制备方法，其技术方案为：以溶胶凝胶法合成的二氧化硅为模板剂，通过高温煅烧和HF刻蚀获得有序的介孔碳，制得的吸附剂制备过程具有操作简便，成本低廉，产率较高，且其热稳定好，回收利用率较高，多次循环利用后吸附效果基本不变，便于重复利用，本发明获得的吸附剂具有特殊的三维结构，孔道更加合理发达，比表面积更大，吸附位点相比较普通二氧化钛和活性炭显著增多碳吸附剂。

技术领域

本发明涉及水污染处理技术领域，更具体地说，涉及一种有机染料吸附剂双介孔TiO₂/碳及其制备方法的制备方法。

背景技术

有机染料废水是世界公认的主要工业污染源之一，常常含有难降解的有毒有机污染物，对生态环境和饮用水造成了极大的危害。染料废水色度深、有机污染物含量高、成分复杂、重金属和生物毒性大难生物降解，染料抗光解、抗氧化性强，且含有多种具有生物毒性或导致“三致”（致癌、致畸、致突变）性能的有机物，对环境污染的危害非常大，很多染料废水由于性质稳定，很难用以前的化学或者生物办法进行降解。

目前处理废水的方法较多是使用光催化剂，TiO₂作为光催化剂具有化学性质稳定，廉价易得，无毒等优点可以对有机污染物进行深度处理。多孔材料，因具有空旷结构和巨大的表面积，而被广泛应用于催化剂和吸附载体。介孔二氧化钛是一种多孔材料，它具有巨大的比表面积，发达的孔道结构，因此可用作吸附载体。有序介孔碳具有高的比表面积、有序可调控的孔结构、易于功能化和主客体组装等优点。有序介孔碳由于具有高的表面积,大的孔体积,良好的孔道稳定性,使其不仅具有比活性炭更高的吸附容量而且具有良好的重复利用性；有序介孔碳孔径比活性炭等微孔吸附剂孔径大,使其更容易吸附大分子有机物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟开发一种高比表面积，有序可调控孔道结构，易于功能化，主客体组装的高效率有机染料双介孔TiO₂/碳吸附剂。

1.本发明是通过以下技术方案来实现的：

（1）合成模板剂二氧化硅微球：将500ml无水乙醇、40-50ml去离子水、20-30ml氨水依次加入到1000ml烧杯中，搅拌30min-50min，得到均匀透明溶液①，向溶液①中快速加入30ml-50ml正硅酸乙酯，室温下搅拌4-6小时，获得的奶白色悬浊液②,将溶液②置于13000-15000rpm离心五分钟，得到固体物，用水洗3-5次后用乙醇洗3-5次，洗净后的固体置于70-90℃真空干燥12-24小时，最后500℃-600℃空气中煅烧3-5小时获得二氧化硅微球；

（2）介孔碳的合成：1.0-2.0g二氧化硅微球和1.2-2.4g 1-烯丙基-2-硫脲依次加入到盛有10-20ml去离子水的坩埚中，水浴加热到80-90℃，搅拌1-3小时使1-烯丙基-2-硫脲完全溶解，再将坩埚放于烘箱中干燥24-30小时直到变干，变干后的的固体研磨放于瓷舟中于800-850℃氩气保护下煅烧2-3小时，得到黑色固体材料，最后在获得的黑色材料中缓慢加入15-30mlHF,离心过滤，水洗后获得介孔碳；

（3）介孔TiO₂/介孔碳复合吸附剂的合成：秤取0.04-0.06g步骤2获得的介孔碳，秤取0.3-0.4g 十二烷基磺酸钠加入到10ml高温反应釜聚四氟乙烯内衬中，之后加入5-10ml无水乙醇和0.2-0.3ml HCl 匀速搅拌30-50min，快速加入0.3-0.4ml TiCl₄，之后添加0.08-0.1g介孔碳，均匀搅拌2-3小时后将聚四氟乙烯内衬放入不锈钢外壳中置于100-120℃烘箱内反应24-36小时，反应结束后离心过滤获得固体产物干燥、煅烧，获得双介孔TiO₂/碳。

2.基于上述吸附剂双介孔TiO2/碳合成方法步骤（2）中缓慢加入HF是以0.05-0.1ml/s的速度滴入并覆盖黑色材料表面。