[发明专利]一种可光催化再生活性炭及其制备方法

说明书

本发明以废弃山核桃蒲壳为原料，经过预处理、浸渍负载、热解、炭化活化得到可光催化再生活性炭复合材料，本发明的活性炭复合材料可光催化再生，具有以下优点和有益效果：1)以废弃山核桃蒲壳为原料，来源广泛、价格低廉，可提高废弃山核桃蒲壳的回收再利用率；2）活性炭与g‑C₃N₄复合，增加化学活性点，提高材料的光催化降解能力，在吸附抗生素后可光照催化再生活性炭，使活性炭循环利用；3）本发明的制备方法具有操作简单、环境友好、耗能低等优点，应用于环丙沙星抗生素吸附的条件温和、耗时短、效果优异，活性炭可光催化再生循环利用效率高、效果好。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种可光催化再生活性炭及其制备方法。

背景技术

山核桃蒲壳中含一种生物碱，具有较强碱性，且不易腐烂，每年山核桃采摘后所遗弃的山核桃蒲壳都堆满了江河，山核桃蒲壳碱性很强，在自然界中降解速度很慢，堆置山核桃蒲壳经雨水浸泡后，浸出液流入江河、湖泊中，污染水体以致江河中虾鱼灭绝，均对当地生态环境造成严重污染。目前无论是山上堆放还是集中专用场地堆放均无法解决日益增加的山核桃外蒲壳固废处理。因此，山核桃蒲壳的回收再利用有很大的提升空间和重要的可持续发展意义。

活性炭因微孔结构丰富，比表面积大，化学稳定性高和无毒性等优点被广泛应用于水处理、空气净化、食品脱色和药物分离等领域。但其在实际应用中存在再生难等问题，应用后活性炭会产生大量的废弃活性炭，如果这些废弃活性炭不能够再次利用或再生将对环境产生二次污染。常规的活性炭再生技术如热再生，化学再生，生物再生，微波再生等存在处理温度高，化学消耗大，处理周期长，再生效率低等许多缺点。废弃活性炭的光催化再生技术通过将太阳能转化为化学能，光催化降解被吸附的污染物来再生活性炭。由于可以将污染物原位降解，不会对环境产生二次污染。

类石墨相氮化碳 g-C₃N₄具有优异的可见光反应又不具备毒性，尤其是其独特的二维超薄类石墨烯结构，它的量子限域效应和表面效应使带隙变窄，能够吸收从紫外光到可见光波段光谱，使其成为一种新型热门的光催化材料。但g-C₃N₄单体比表面积较小，导电性较差，导致参与催化的活性位点少。将g-C₃N₄与比表面积较大和导电性较优异的活性炭复合，一方面提高了g-C₃N₄的光催化活性，另一方面通过了g-C₃N₄光催化降解活性炭吸附的污染物，使活性炭得到光催化再生。

发明内容

本发明的目的是利用山核桃蒲壳为原料，制备一种可光催化再生活性炭，该活性炭为g-C₃N₄/活性炭复合材料，同时提供了一种制备该活性炭复合材料的方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

一种可光催化再生活性炭，其特征在于，所述的活性炭为g-C₃N₄/活性炭复合材料，具体包括以下制备步骤：一、将废弃山核桃蒲壳水洗干净烘干，然后用研磨机研磨过200目分子筛，在50℃下用NaOH浸泡5h，水洗至中性后过滤并在100℃下烘24 h以备用；二、将1份的尿素溶于蒸馏水和乙二醇的混合液中搅拌2 h，然后加入步骤一得到的样品200~500份继续搅拌24 h，放入烘箱在100℃下干燥12 h；三、将干燥后的样品移入坩埚，盖好盖子同时保持着较好的密封性，置于管式炉中升温至300~500 ℃保温1~3 h后通入氮气继续升温至800~1000 ℃保温1~2 h，自然冷却后得到可光催化再生活性炭。