[发明专利]五氟镁铝/多孔碳复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种五氟镁铝/多孔碳复合材料及其制备方法与应用，所述复合材料为以碳纳米管为载体，所述碳纳米管的孔隙中填充有五氟镁铝纳米颗粒，包覆在所述碳纳米管表面的为五氟镁铝纳米颗粒层。所述方法为首先对凹凸棒石进行酸化处理，得到改性凹凸棒石；然后将改性凹凸棒石进行碳源吸附和焙烧，得到碳包覆凹凸棒石；向步骤2)所得碳包覆凹凸棒石中加入氢氟酸，加热搅拌后进行抽滤、洗涤和干燥，得到五氟镁铝/多孔碳复合材料；其中，所述碳包覆凹凸棒石和氟化氢的质量比为1：(8.96～33.6)。所述复合材料应用于吸附阴离子型染料废水，对刚果红染料的最大平衡吸附容量为3800～4261mg/g。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种五氟镁铝/多孔碳复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会工业化与城市化的进程，环境污染问题日益突出并且受到了世界各国人们的关注。其中，最突出的一个问题就是有机染料废水，这些有机废水主要是来自工业中的印染、造纸、皮革及纺织等。例如，刚果红(Congo Red,CR)是一种偶氮阴离子染料，在生物工程和基因标记中有重要应用，但是很容易产生致癌风险。特别是水体中含有刚果红分子对人体健康和动植物有重大危害。因此，除去废水中的染料是非常有意义并且亟待解决的事情。

目前有机染料废水的处理方法主要有：化学沉淀法、共沉淀、离子交换法、蒸发浓缩法、膜分离法、浮选法、吸附法等。在这些方法中，吸附法被广泛应用于处理含有机染料的废水，它具有效率高、速度快等特点。吸附剂是通过其较大的比表面积及较强的吸附作用来吸附水中的有机染料，从而达到将水体中的有机染料去除的目的。因此，在实际的处理过程中，要根据不同的吸附物质来选择合适的吸附剂。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。因此，根据要吸附的污染物的特性，利用复合材料制备成吸附剂，对目标污染物进行吸附具有很广阔的前景。

活性炭又称活性炭黑，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大，具有较强的吸附性，因此，它作为吸附剂在工业领域有着广泛的应用。为了进一步提高活性炭对目标物的吸附性能，研究人员致力于开发和改进活性炭的活化和改性方法并进一步制备各种复合材料。近年来，活性炭研究重点集中在活性炭表面改性上，它主要分为酸处理、碱处理、微波处理和臭氧处理等。研究表明，通过对活性炭的表面改性处理并构筑新型的复合材料，可以明显提高对废水中污染物的吸附去除效果。

中国专利CN201710367917.9公开了一种源于花生壳改性活性炭的制备方法及其应用，以花生壳为原料，利用化学活化法制备活性炭材料，并用浓硝酸在高温下进行改性得到一种源于花生壳改性活性炭，但实施例中在45℃下刚果红的饱和吸附量为421mg/g，吸附量有限。中国专利CN201610141780.0公开了一种二氧化硅基碳纤维复合吸附剂的制备方法，利用纳米活性碳纤维与二氧化硅气凝胶的特点，通过掺杂纳米活性炭纤维，制备出适用于有机废气污染控制的复合吸附剂。复合吸附剂的吸附量为400mg/g左右，吸附量有限。

因此，有必要提供一种吸附效果更好的活性碳复合材料吸附剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种五氟镁铝/多孔碳复合材料及其制备方法，其目的是用环保、成本低廉的方法以廉价的棒状凹凸棒石制备出吸附效果特别好的五氟镁铝/多孔碳复合材料吸附剂，并将其应用于吸附阴离子型染料废水。

为了达到上述目的，本发明实施如下技术方案：

一种五氟镁铝/多孔碳复合材料，所述复合材料以碳纳米管为载体，所述碳纳米管的孔隙中填充有五氟镁铝纳米颗粒，包覆在所述碳纳米管表面的为五氟镁铝纳米颗粒层。