[发明专利]一种碱式钾盐改性石墨相氮化碳在制备阳离子型染料吸附剂中的应用

说明书

本发明提供一种碱式钾盐改性石墨相氮化碳在制备阳离子型染料吸附剂中的应用。本发明所述碱式钾盐改性石墨相氮化碳的制备方法包括以下步骤：(1)将氮化碳的前驱体和碱式钾盐混合后，研磨，得到固体混合物；(2)将步骤(1)得到的固体混合物置于马弗炉中煅烧，得到碱式钾盐改性石墨相氮化碳。本发明可一步制备得到表面改性的石墨相氮化碳材料，制备过程简单，操作方便，环境友好，可规模化制备，对水中的阳离子型染料具有优异的吸附性能。

技术领域

本发明属于材料制备和水处理技术领域，具体涉及一种碱式钾盐改性石墨相氮化碳在制备阳离子型染料吸附剂中的应用。

背景技术

染料是一类具有典型代表性的有机污染物，主要来源于染料合成、印刷和造纸产业，已在许多河流中被检测到，因其不可生物降解性、致癌性、生物蓄积性、高毒性和色深而引起广泛关注。染料废水的处理方法有生物处理法、吸附法、化学氧化法、膜分离法、电渗析法和离子交换法等，在这些方法中，吸附技术成本低、操作简单，环保有效，是去除污水中染料的理想方法。其中，活性炭已成为吸附废水中染料的普遍选择，但其高成本带来了经济问题。

CN110975917A公开了一种缺陷态氮化碳材料及其制备方法与用途。该材料制备具体步骤是：将一定质量浓度的氢氧化钾溶液和尿素水溶液均匀混合反应，烘干。采用热聚合法在马弗炉中煅烧，得到缺陷态氮化碳材料。该材料易得、去除效率高、无毒无害、可大量生产。然而，该材料是利用光催化的方法，使废水中亚甲基蓝的去除，但并未对该材料对阳离子型染料的吸附进行研究。

CN109012728A公开了一种可见光下催化氧还原合成过氧化氢用催化剂及其制备方法。本发明催化剂是一种磷、钾掺杂的石墨相氮化碳催化剂，石墨相氮化碳材料来源于尿素热聚合，磷、钾元素在尿素热聚合时原位引进，掺杂于石墨相氮化碳的骨架结构中。本发明利用掺杂组分对石墨相氮化碳在可见光下，催化氧还原合成过氧化氢，然而其也并未对钾掺杂的石墨相氮化碳对阳离子型染料的吸附进行研究。

因此，开发一种简单、绿色、高效、低成本的新型染料吸附剂处理染料废水十分重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碱式钾盐改性石墨相氮化碳在制备阳离子型染料吸附剂中的应用。本发明所述碱式钾盐改性石墨相氮化碳因表面具有更多的负电荷，其对阳离子染料具有优异的吸附效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种碱式钾盐改性石墨相氮化碳在制备阳离子型染料吸附剂中的应用。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种新型的二维层状材料，通过简单的热解法即可合成，由于其优异的化学稳定性、热稳定性以及无毒环保的特点。同时，g-C₃N₄具有高度有序的3-s-三嗪或三嗪结构单元，可以通过疏水效应和π-π相互作用进行堆积，并通过共轭π区吸附芳香族污染物，成为潜在的有效吸附剂。然而g-C₃N₄对芳香族化合物的吸附能力不足，因此有必要进一步提高g-C₃N₄材料的吸附性能。而本发明采用碱式钾盐对石墨相氮化碳进行改性，改性后的碱式钾盐改性石墨相氮化碳因表面具有较多的负电荷，对阳离子染料具有优异的吸附效果。

优选地，所述碱式钾盐改性石墨相氮化碳对阳离子型染料的吸附容量为5-310mg/g，例如可以是5mg/g、10mg/g、50mg/g、60mg/g、80mg/g、100mg/g、120mg/g、140mg/g、160mg/g、180mg/g、200mg/g、220mg/g、240mg/g、260mg/g、280mg/g、310mg/g等。