[发明专利]一种原位掺氮碳微球吸附剂的制备方法及其应用

说明书

一种原位掺氮碳微球吸附剂的制备方法及其应用，它涉及一种吸附剂的制备方法及应用。本发明的目的是要解决现有水处理吸附剂的吸附速率慢、吸附容量小和普适性差的问题。方法：一、合成含氮聚合物微球；二、高温碳化；三、高温碱活化，得到原位掺氮碳微球吸附剂。净化微污染突发水体的方法如下：将原位掺氮碳微球吸附剂投加到微污染突发水体中，再搅拌反应2min～5min，将吸附剂过滤后，得到处理后的水体。用于富集水中痕量污染物的方法如下：将原位掺氮碳微球吸附剂投加到含有痕量污染物的水体中，再搅拌反应2min～5min，得到处理后的水；本发明可获得一种原位掺氮碳微球吸附剂。

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

随着全球科技和工农业技术的快速发展，水中微污染物(如重金属、抗生素、POPs、EDCs等)污染问题日益严重，严重影响了民众的身体健康以及生活质量，解决水中微污染问题已迫在眉睫。近年来，多种微污染水治理净化方法已逐渐浮现，如生物法、化学氧化法、吸附法等。但由于微污染水体背景复杂、生物毒性高等特点，使得生物法应用受到限制；化学氧化法虽然适用范围广，但处理成本高，同时伴随有高毒副产物的产生，因此仍不是最佳选择；吸附法由于具有去除效率高，应用范围广，成本低廉等优点，在处理微污染水体过程中最为常见。

吸附法的核心在于吸附剂的选择，当前常用的吸附剂有活性炭、沸石、矿物及高分子聚合物等。其中，活性炭由于成本低廉、原料广泛而被广泛研究和应用。但当前各种活性炭吸附剂都存在着吸附容量小，一般吸附容量为20mg/g～200mg/g，吸附速率慢，一般吸附时间为1h～48h，尤其在处理水中痕量微污染物过程中，效果很难满足处理需求，因此，强化活性炭的吸附效能显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是要解决现有水处理吸附剂的吸附速率慢、吸附容量小和普适性差的问题，而提供一种原位掺氮碳微球吸附剂的制备方法及其应用。

一种原位掺氮碳微球吸附剂的制备方法，具体是按以下步骤制备的：

一、合成含氮聚合物微球：

①、向乙醇溶液中加入缓冲剂和含氮聚合物单体，得到反应液；再使用浓度为100mmol/L～200mmol/L的氯化氢水溶液将反应液的pH值调节至7.5～9，得到pH值为7.5～9的反应液；将pH值为7.5～9的反应液在温度为20℃～40℃和转速为50r/min～100r/min下反应36h～72h，得到反应产物；

步骤一①中所述的乙醇溶液中无水乙醇与水的体积比为1:(3～8)；

步骤一①中所述的反应液中含氮聚合物单体的浓度为1g/L～2g/L；

步骤一①中所述的反应液中缓冲剂的物质的量浓度为10mmol/L～20mmol/L；

步骤一①中所述的缓冲剂为三(羟甲基)氨基甲烷或磷酸一氢钠；

步骤一①中所述的含氮聚合物单体为多巴胺、黑色素、去甲肾上腺素、左旋多巴、DL-甲基多巴和卡别多巴中的一种或几种组合；

②、以去离子水为清洗剂，将步骤一①中得到的反应产物离心清洗3次～5次，再将清洗后的反应产物在温度为-40℃～-60℃下冷冻干燥24h～72h，得到粒径为200nm～800nm的含氮聚合物微球；

二、高温碳化：

将步骤一②中得到的粒径为200nm～800nm的含氮聚合物微球置于管式炉中，再向管式炉中通入保护气体，在保护气体气氛下进行高温碳化，得到掺氮碳微球；

三、高温碱活化：

将步骤二中得到的掺氮碳微球与强碱混合，再置于管式炉中，再向管式炉中通入保护气体，在保护气体气氛下高温碳化，得到原位掺氮碳微球吸附剂；