[发明专利]一种再生活性炭及其制备方法

说明书

本发明活性炭经过预处理、浸渍、水热、煅烧得到可磁分离光催化再生活性炭复合材料，本发明的活性炭复合材料可磁分离和光催化再生，具有以下优点和有益效果：一、对活性炭的微观结构几乎没有破坏，Fe‑g‑C₃N₄负载使活性炭具有磁性，在活性炭吸附抗生素后可以通过外磁场进行磁分离，有利于活性炭的回收利用及再生；2）活性炭与Fe‑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，具体涉及一种可磁分离光催化再生活性炭及其制备方法。

背景技术

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分离难和再生难等问题。首先，传统的过滤分离法容易引起筛网堵塞或活性炭的流失。与传统的过滤法相比，磁分离是一种简单高效的分离方法，可分离磁性或可磁化的吸附剂、载体、细胞等物质。而活性炭本身磁化率非常小，需要引入磁性介质才能适用于磁分离。其次，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进行掺杂改性，并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。

抗生素因具有的高效光谱、口服活性、完全的交叉抗性等优点，被广泛用于治疗人体、疾病、预防畜禽、水产品的细菌性病害等行业。然而，残留抗生素的数量也随之越来越大，据中国科学院关于抗生素污染的研究表明，在我国一年中有超过5万吨抗生素排放进水土环境中，对生态系统和人类健康造成严重影响。因此，急需一种快速、有效的方法来降解掉水体中残留的抗生素。活性炭具有丰富的孔结构，较大的比表面积，可以用来吸附水体中残留的抗生素。然而，单纯的活性炭对特定的抗生素化学活性点不高，抗生素吸附效率不够理想。

发明内容

本发明的目的是制备一种可磁分离光催化再生活性炭，该活性炭为Fe-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：