[发明专利]一种吸附废水中酸性染料吲哚基多孔炭纳米片的制备方法

说明书

本发明公开了一种吸附废水中酸性染料吲哚基多孔炭纳米片的制备方法，属于炭材料制备技术领域。该方法以含氮的小分子吲哚为碳源，分别以纳米氧化钙和氢氧化钾为模板剂和活化剂，将三者研磨混合均匀后的混合物转移至刚玉舟中，放置于水平管式炉内，并在氩气气氛下，加热制得含氮多孔炭纳米片。该多孔炭纳米片可作为吸附剂，在平衡浓度为50mg/L时，其对酸性染料—酸性橙74的吸附量超过了280mg/g，较低平衡浓度下对酸性染料表现出优异的吸附性能。本发明以吲哚为碳源，直接制备废水中酸性染料吸附用含氮多孔炭纳米片，具有工艺简单、原料价廉易得等优点，实现了芳香杂环吲哚的高附加值利用。

技术领域

本发明属于炭材料制备技术领域，具体涉及一种吸附废水中酸性染料多孔炭纳米片的制备方法。

背景技术

我国的印染行业自改革开放以来快速发展，在给我们的生活带来方便的同时，也带来了资源浪费和环境污染等问题，尤其以印染废水导致的水污染问题相当严重。为了降低印染废水所带来的危害，物理、化学和生物方法被应用于处理印染废水，其中吸附法在处理印染废水中占有重要地位，它可以有效地将印染废水中的污染物除去，尤其对其他方法难以有效处理和难降解的污染物，处理后的水质好且稳定，具有适用范围广、易操作、成本低廉和高效等优点，其中吸附剂则是吸附技术的核心。多孔炭具有发达的孔隙结构、巨大的比表面积、丰富的官能团等优点作为吸附剂在水处理过程应用最为广泛。多孔炭的吸附范围较为宽泛，不仅可以吸附染料等有机物，也可以吸附金属离子等无机物，对于色度以及异臭等都能有较好的除去效果。为了进一步提高多孔炭对酸性染料的吸附性能，需对其表面进行化学修饰，其中，引入碱性官能团能有效的增加其与酸性染料的作用力，从而提高废水中酸性染料的去除效果。

吲哚是一中芳香杂环含氮的有机化合物，溶于热水、热乙醇、乙醚、苯，其外观呈无色或浅黄色片状结晶，有特殊气味，露置空气中或见光色即变红并树脂化。吲哚广泛存在于自然界，其资源丰富易得，主要存在于天然花油、煤焦油、粪便以及很多有机物中等，广泛应用于各种精油、香精中，同时也是某些医药的中间体。

发明内容

为克服现有吸附剂对酸性染料吸附容量不够大的缺点，本发明提供了一种以吲哚为碳源，分别以廉价的氧化钙和氢氧化钾为模板和活化剂，直接制备可吸附废水中酸性染料的多孔炭纳米片的方法。

该方法具体步骤如下：

(1)反应物的预处理：将吲哚分多次加入装有氧化钙的研钵中，两者混合均匀；再将氢氧化钾研磨成粉末，将粉末状氢氧化钾分多次加入吲哚和氧化钙的混合物中混合均匀后，得到预处理后的反应物；其中，吲哚与氧化钙两者的质量比为1/4～5/6,吲哚与氢氧化钾两者的质量比为1/6～4/5。

(2)吲哚基多孔炭纳米片的制备：把步骤(1)得到的反应物放入刚玉舟中，并将刚玉舟置于水平管式炉内，通入高纯氩气将所述管式炉内的空气排净，再以4℃/min的升温速率将管式炉加热至100℃，恒温30min，继续以4℃/min的升温速率将管式炉加热至800～900℃的终温，在此温度下恒温1h，反应结束后自然降至室温，将得到的产物取出、研磨,经酸洗、蒸馏水洗涤至中性，干燥后得到吲哚基多孔炭纳米片。

在步骤(1)中，作为优选，所述吲哚的质量为6g，所述氧化钙的质量为9g，所述氢氧化钾的质量为15g。

在步骤(2)中，作为优选，将管式炉加热至900℃的终温。

本发明是以芳香杂环吲哚为碳源，分别以氧化钙和氢氧化钾为模板和活化剂，原位活化制得废水中酸性染料吸附用多孔炭纳米片材料。所制备的多孔炭纳米片的比表面积介于1458～1629m²/g之间，总孔容介于0.95～1.27cm³/g之间。

本发明得到的吲哚基多孔炭纳米片可以作为吸附剂在吸附废水中酸性染料中加以应用。在不同平衡浓度下，本发明对制备的吲哚基多孔炭纳米片进行了酸性染料吸附性能的测试。