[发明专利]一种烟蒂衍生炭材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种烟蒂衍生炭材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将废弃烟蒂置于乙醇与超纯水的混合溶液中超声萃取5‑6h，过滤干燥得到初步净化的烟蒂；S2、将所述初步净化的烟蒂在管式炉中惰性气体的保护下煅烧，得烟蒂粉末，将一定量所述烟蒂粉末置于反应瓶中，一定量Co(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;•6Hsubgt;2/subgt;O和Cu(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;•3Hsubgt;2/subgt;O溶于超纯水中得金属盐混合溶液，将所述金属盐混合溶液加入到反应瓶中搅拌均匀得混合溶液；S3、将氨水逐滴加入所述混合溶液中并搅拌，所述混合溶液从澄清变为浑浊时停止滴加氨水，继续搅拌，将所述混合溶液转移至反应釜内反应，反应完成后冷却过滤并洗涤数次，干燥得到生物炭负载铜钴氧化物。本方法制备的生物炭材料负载了铜钴氧化物，具有极高的稳定性和高效催化性。

技术领域

本发明涉及生物炭材料改性领域，具体涉及一种烟蒂衍生炭材料的制备方法及应用。

背景技术

苯酚（Phenol）是一种有机化合物，化学式为C₆H₅OH，是具有特殊气味的无色针状晶体，熔点43℃，常温下微溶于水，易溶于有机溶剂；当温度高于65℃时，能跟水以任意比例互溶。苯酚是生产某些树脂、杀菌剂、防腐剂以及药物（如阿司匹林）的重要原料。也可用于消毒外科器械和排泄物的处理，皮肤杀菌、止痒及中耳炎。而且作为一个重要的化工中间体，苯酚被广泛用于染料、农药和药品等生产领域。苯酚是一种具有高危害性的污染物，在苯酚的生产和应用过程中，由于苯酚废水的不合理排放，对环境和人类健康造成了巨大威胁，国内外有关其处理方法的报道较多。过硫酸盐高级氧化技术是近年来发展起来的一类高级氧化新技术，基于硫酸根自由基的过硫酸盐活化技术可氧化去除难降解的有机污染物苯酚。

过一硫酸盐(peroxymonosulfate，PMS)是高级氧化中常见的氧化剂，具有化学性能稳定、易溶于水等优点，可以用于降解水体中的苯酚。但由于PMS具有较高的键能，致使其表现出一个相对较低的氧化电位，因而PMS需要活化才能产生自由基，活化后产生的硫酸根自由基能降解多种有机污染物，使其断裂或者矿化，生成CO₂和H₂O。激活方式有紫外线活化和热活化；Co²⁺等金属离子活化；MnO₂和Co₃O₄等金属氧化物激活，这些方法都需要能量投入、化学品的投放，或产生金属离子浸出等二次污染问题。因此，需要一种无环境负担的催化材料来催化过一硫酸盐（PMS）降解水中的苯酚。

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。因此可以利用生物炭材料来催化过一硫酸盐（PMS）降解水中的苯酚。

现在人们抽烟所剩下的烟蒂产量非常大，需要大量回收处理，有些地方甚至直接填埋，不仅污染环境，处理起来也十分困难，耗费大量的财力物力，如果将这些废弃的烟蒂用来制作生物炭材料吸附剂，不仅可以回收处理这些废料，具有极高的经济效益，还可以保护环境，具有可持续发展性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种烟蒂衍生炭材料的制备方法及应用，该方法制备的生物炭材料负载铜钴氧化物，可以用于催化过一硫酸盐（PMS）同时降解酚类混合物。而且这种生物炭材料的稳定性非常好，重复使用五次后依然有很好的催化效果。

本发明的技术方案如下：一种烟蒂衍生炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将废弃烟蒂置于乙醇与超纯水的混合溶液中超声萃取5-6h，然后进行过滤干燥得到初步净化的烟蒂；