[发明专利]一种大狼把草制备的类石墨烯生物炭及其处理印染废水的方法

说明书

本发明属于水处理技术领域，公开了一种利用大狼把草制备的类石墨烯生物炭及其处理印染废水的方法。本发明的大狼把草制备的类石墨烯生物炭是通过以下方法得到的：(1)大狼把草并去叶，洗净后风干，烘干；(2)烘干后的大狼把草粉碎、过筛得大狼把草粉末；(3)限氧热解，得到大狼把草生物炭；(4)大狼把草生物炭与碱混合，在限氧条件下活化后，冷却到室温，取出与盐酸混合，再用去离子水洗至pH不变，干燥得到大狼把草制备的类石墨烯生物炭。该方法以入侵植物大狼把草为原料，经过风干、干燥后在氮气气氛中进行炭化，利用碱进行催化活化得到大狼把草制备的类石墨烯生物炭，将其作为吸附剂能够快速，高效地处理印染废水，有利于生态平衡。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体是涉及一种大狼把草制备的类石墨烯生物炭及其处理印染废水的方法。

背景技术

目前，大多数研究采用生物法、物理法和化学法对染料废水展开污染控制。其中，生物法有好氧法和厌氧法，这两种方法处理效果一般，且存在处理时间长、效果不稳定的缺点。物理法中的膜处理工艺，虽然脱色效果明显，但是膜组件易堵塞，维护成本高。化学法中电化学法和高级氧化法成本高，会产生化学污泥，从而造成二次污染。吸附因其操作简单且无副产物生成等优点，成为处理染料废水的有效手段，但是传统的吸附材料的吸附量并不大。

类石墨烯碳材料的应用主要集中在电化学储能方面(例如制备超级电容器、锂电池和燃料电池)，在环保领域的应用有待加强。大狼把草作为一种入侵植物，在我国分布广泛，能够入侵水分较少的农田，并有危害水稻产区的趋势。目前国内外对大狼把草的研究主要集中在药理方面，缺少一种简单高效的利用方式。基于以上现状，开发利用大狼把草制备类石墨烯生物炭作为废水处理吸附材料的方法具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是基于现有技术的需要，提供一种大狼把草制备的类石墨烯生物炭及其处理印染废水的方法。该方法以入侵植物大狼把草为原料，经过风干、干燥后在氮气气氛中进行炭化，之后利用碱进行催化活化得到一种大狼把草制备的类石墨烯生物炭，将其作为吸附剂能够快速，高效地处理印染废水，变害为宝，成本低廉，有利于生态平衡。

为达到本发明的目的，本发明大狼把草制备的类石墨烯生物炭是通过以下方法得到的：

(1)采集大狼把草并去叶，洗净后风干，然后烘干；

(2)将步骤(1)中烘干后的大狼把草粉碎、过筛，得大狼把草粉末；

(3)对步骤(2)所得大狼把草粉末进行限氧热解，得到大狼把草生物炭；

(4)将步骤(3)所得大狼把草生物炭与碱混合，在限氧条件下活化后，冷却到室温，取出与0.09-1.1M的盐酸混合，再用去离子水洗至pH不变，干燥得到大狼把草制备的类石墨烯生物炭。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中的烘干是在鼓风干燥箱内，55-65℃干燥22-26h。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中过筛为过90-110目筛。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(3)中限氧热解是在真空管式炉中进行，N₂气氛，其升温速率为5℃/min，热解温度为200-700℃，热解时间为2h。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中限氧条件下活化是在真空管式炉中进行，N₂气氛，其升温速率为5℃/min，热解温度为500-700℃，热解时间为0.5-2.5h；优选地，所述热解温度为700℃。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中碱为碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种，优选碳酸钾或氢氧化钾；更优选地，在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中大狼把草生物炭与碱的质量比小于等于1/2，更优选小于等于1/3。