[发明专利]一种烟蒂衍生炭基材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开一种烟蒂衍生炭基材料的制备方法及其应用，材料制备包括以下步骤：S1.将钴源、镧源、废弃烟蒂分散于DMF溶剂中，加热反应，得混合溶液；S2.将混合溶液与聚四氟乙烯加热反应，得前驱体；S3.将所述前驱体于惰性环境下煅烧，得钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料粗产物；S4.将所述钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料粗产物冷却，用洗涤剂洗涤后干燥，得钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料，所制备的炭基材料稳定性高，去除水体中有机砷及无机砷的效果好。

技术领域

本发明涉及废弃烟蒂利用领域，具体涉及一种烟蒂衍生炭基材料的制备方法及其应用。

背景技术

砷是一种广泛存在于自然环境且毒性很大的类重金属元素。由于自然作用和一些人为活动，使得部分砷进入水环境中，造成地下水体砷污染，危害公众健康。含砷的废水如果不经过处理，直接灌溉会对土壤造成严重的污染，这一污染过程已经成为一个值得关注的重大问题。砷污染的土壤可抑制作物生长发育，导致其产量与质量的降低，并造成作物体内砷积累，若作物食用部分砷含量超标，将对食品的安全构成威胁。水体中的砷污染物包括有机砷和无机砷两种形态，机体摄取后基本很难被代谢，经过常规的污水处理方法也很难达到理想的去除效果，比如混凝/絮凝，沉淀等，这类传统的污水处理工艺并不能完全去除。

近年来，金属氧化物材料被广泛运用于吸附水和土壤中的重金属。但是由于在吸附过程中，会有一定浓度的金属离子从材料表面转移到反应体系中，溶液中出现的金属离子会对环境造成二次污染。另外，这些材料在使用后不易被回收，很难进行重复使用，从而限制了它们的发展和应用。基于此，材料的稳定性和重复性已经成为衡量材料优劣的重要指标。

碳元素作为环境中人类最早利用的元素之一，广泛存在于自然界中，其环境流失不会造成新的环境负担，因而是最具应用潜力的催化材料之一。而生物炭是一种作为土壤改良剂的木炭，能帮助植物生长，可应用于农业用途以及碳收集及储存使用，有别于一般用于燃料之传统木炭。生物炭跟一般的木炭一样是生物质能原料经热裂解之后的产物，其主要的成分是碳分子。很多其他材料也可以制造木炭，诸如农业产生的大量动植物废料：麦秆、种壳、粪便等，甚至废弃的烟蒂，也可以制造生物炭，现有技术中也有利用生物炭来吸附水体中砷污染物的，但吸附率低。

为制备稳定的金属氧化物处理污水中的砷污染物，公开号为CN201910134573 .6的中国专利公开了一种活性炭/锆-锰氧化物复合材料及其制备方法与应用，将活性炭加入水与酒精混合液中进行超声处理 ,得改性活性炭溶液；在搅拌条件下，加入氯氧化锆和硫酸锰固体，得混合溶液；将氢氧化钠溶液加入混合溶液中，继续搅拌，得灰黑色混合溶液；加入过氧化氢溶液，常温下继续搅拌，再进行超声处理；将混合溶液装入反应釜中，高温反应后进行离心、洗涤、干燥和研磨过筛，得到活性炭/锆-锰氧化物复合材料，作为吸附剂用于水污染控制领域，去除废水中的砷，并可将三价砷氧化为五价砷，但其只能处理无机砷，并不能对有机砷进行降解。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种烟蒂衍生炭基材料的制备方法及其应用，所制备的炭基材料稳定性高，去除水体中有机砷及无机砷的效果好。

本发明的技术方案是，提供一种烟蒂衍生炭基材料的制备方法，包括以下步骤：

S1 .将钴源、镧源、废弃烟蒂分散于DMF溶剂中，加热反应，得混合溶液；

S2 .将混合溶液与聚四氟乙烯加热反应，得前驱体；

S3 .将所述前驱体于惰性环境下煅烧，得钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料粗产物；

S4 . 将所述钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料粗产物冷却，用洗涤剂洗涤后干燥，得钴镧双金属负载烟蒂炭基复合材料。

优选地，所述钴源为Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCl₂中的一种或几种。