本發(fā)明涉及廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種可吸附廢水中有機染料的多孔碳的制備方法。
背景技術(shù)：
有機染料是一類重要的化工產(chǎn)品,目前應(yīng)用于工業(yè)的染料種類約有十萬余種,大多數(shù)染料為人工合成且具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu),有機染料廢水是世界公認的主要工業(yè)污染源之一,其含有的多種有機物及有毒物質(zhì),對生態(tài)環(huán)境和飲用水造成了極大危害。目前常用于處理有機染料廢水的方法主要有化學(xué)沉淀法、氧化還原法、膜分離法、光化學(xué)法、生物法和吸附法等等，其中,吸附法因其簡便易行、成本低廉、高效快速而備受關(guān)注。具有吸附性能的碳材料有碳納米管、多孔碳、石墨烯海綿等，而碳納米管、石墨烯海綿成本較高，因此采用多孔碳材料作為廉價高效的吸附劑具有一定的社會意義。
本發(fā)明是以EDTA為原料，將其與一定量的活化劑充分混合，在一定條件下進行活化處理，制備一種高效可循環(huán)吸附廢水中有機染料的多孔碳材料，此種材料對有機染料具有較好的吸附性能。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種可吸附廢水中有機染料的多孔碳的制備方法。
一種可吸附廢水中有機染料的多孔碳的制備方法，包括以下步驟：
A、將活化劑進行充分研磨，再將其與固定比例的EDTA混合均勻；
B、將混合物在惰性氣體氛圍中550-650℃下活化1.5-2.5小時；
C、固體經(jīng)過超聲、過濾、洗滌、烘干得到多孔碳材料。
優(yōu)選的，所述的步驟A中，活化劑為無機強堿。
優(yōu)選的，所述的步驟A中，活化劑為氫氧化鉀。
優(yōu)選的，所述的步驟A中，活化劑和EDTA的質(zhì)量比為1：（1.5-4）。
本發(fā)明所提供的吸附廢水中有機染料的多孔碳的制備方法，主要的步驟包括：將活化劑和EDTA共混后，在惰性氣體保護下高溫活化，再經(jīng)過超聲、過濾、洗滌和烘干得到多孔碳材料。本發(fā)明制備的多孔碳材料具備高效可循環(huán)吸附柯衣定的性能。本方法工藝簡單，吸附效果好，循環(huán)利用率高，具有一定的應(yīng)用價值。
具體實施方式
實施例1
將氫氧化鉀研磨至粉末狀，然后將其與EDTA按質(zhì)量比1:2（g/g）混合均勻，將其在氮氣氛圍中于600℃下活化2小時，固體經(jīng)超聲、過濾、洗滌、烘干后得到多孔碳材料。
實施例2
將氫氧化鉀研磨至粉末狀，然后將其與EDTA按質(zhì)量比1:4（g/g）混合均勻，將其在氮氣氛圍中于650℃下活化1.5小時，固體經(jīng)超聲、過濾、洗滌、烘干后得到多孔碳材料。
實施例3
將氫氧化鉀研磨至粉末狀，然后將其與EDTA按質(zhì)量比1:1.5（g/g）混合均勻，將其在氮氣氛圍中于550℃下活化2.5小時，固體經(jīng)超聲、過濾、洗滌、烘干后得到多孔碳材料。
實施例4
將氫氧化鈉研磨至粉末狀，然后將其與EDTA按質(zhì)量比1:2（g/g）混合均勻，將其在氮氣氛圍中于600℃下活化2小時，固體經(jīng)超聲、過濾、洗滌、烘干后得到多孔碳材料。
實施例5
將氫氧化鉀研磨至粉末狀，然后將其與EDTA按質(zhì)量比1:3（g/g）混合均勻，將其在氮氣氛圍中于620℃下活化2小時，固體經(jīng)超聲、過濾、洗滌、烘干后得到多孔碳材料。
將所得材料進行傅里葉紅外分析，發(fā)現(xiàn)譜圖上主要存在O-H伸縮振動、C=O伸縮振動、C-O伸縮振動、C-N伸縮振動。
將所得材料進行XRD分析，掃描結(jié)果發(fā)現(xiàn)在2θ為24°左右存在“矮胖”型衍射峰，此峰對應(yīng)非晶形碳；在2θ為42°左右存在微弱衍射峰，此峰表明材料石墨化程度較低。
將所得材料進行Raman分析，非晶形碳峰及石墨化碳峰分別位于1353cm-1（ID）、1586 cm-1 (IG)。
將所得材料進行TG分析，結(jié)果表明材料在50℃-200℃主要發(fā)生H2O損失，在200℃以上主要發(fā)生CO2損失，進一步證明材料中含有O-H及C=O。
將所得材料進行BET分析，結(jié)果表明材料為介孔材料。BET比表面積高達1322 m2g-1，其中微孔及介孔比表面積之比約為3：2，最大孔容約為0.54 cm3/g。經(jīng)過BJH模型（Barrett-Joyner-Halenda model）及HK模型（Horvath-Kawazoe model）分析，材料的的介孔孔徑主要在2-3nm，微孔孔徑主要在0.43nm。
實施例 6
將所得的一定量多孔碳材料在特定溫度及pH下與一定量的柯衣定溶液混合一定時間，系統(tǒng)地研究多孔碳材料對廢水中柯衣定吸附性能。
將實施例1制備的0.005g多孔碳在298K、308K及318K下與10ml，濃度為100-500mg/l，pH值為6.0的柯衣定溶液混合，吸附時間為30分鐘，經(jīng)過langmuir模擬得到298K、308K、318K下柯衣定的吸附量分別為800mg/g、735mg/g、725mg/g。經(jīng)計算得到多孔碳材料對柯衣定吸附的熱力學(xué)參數(shù)（△G0(KJmol-1)、△H0(KJmol-1)、△S0(Jmol-1K-1)）在298K下分別為-16.4 KJmol-1、-12.9 KJmol-1、11.4 Jmol-1K-1。
固定吸附溫度為298K，多孔碳材料為0.005g、0.002g，柯衣定溶液濃度為200mg/l,溶液pH值在2-12范圍內(nèi)，其他條件同上，研究溶液pH值對多孔碳材料吸附柯衣定的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)多孔碳材料為0.005g，溶液pH值在2-6時柯衣定的吸附量由324 mg/g升至399 mg/g，溶液pH值在6-12時柯衣定的吸附量穩(wěn)定在399 mg/g。當(dāng)多孔碳材料為0.002g，溶液pH值在2-6時柯衣定的吸附量由438 mg/g升至818mg/g，溶液pH值在6-12時柯衣定的吸附量由818mg/g升至900mg/g。說明材料對柯衣定的吸附在接近中性或堿性溶液中效果更好。
固定吸附溫度為298K，柯衣定溶液濃度分別為100 mg/l、200 mg/l、300 mg/l，吸附時間為1~180分鐘，其他條件同上，研究吸附時間對多孔碳材料吸附柯衣定的影響。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)柯衣定濃度為100mg/l時，吸附在2分鐘內(nèi)達到平衡，當(dāng)柯衣定濃度為200mg/l時，吸附在10分鐘內(nèi)達到平衡，當(dāng)柯衣定濃度為300mg/l時，吸附在20分鐘內(nèi)達到平衡。經(jīng)過動力學(xué)模型擬合分析，所有條件下的吸附動力學(xué)模擬結(jié)果均為假二級動力學(xué)吸附模型。
固定吸附溫度為298K，多孔碳材料為0.01g，柯衣定溶液濃度為200 mg/l，其他條件同上，利用乙醇進行多孔碳材料脫附再生，研究多孔碳材料的循環(huán)吸附能力。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)多孔碳材料在7次循環(huán)吸附過程中對溶液中柯衣定的去除率均在95%以上。
固定吸附溫度為298K，多孔碳材料為0.005g，分別以純水、自來水、河水為溶劑配置濃度為100 mg/l、200 mg/l的柯衣定溶液,調(diào)節(jié)溶液pH為8，研究多孔碳材料在真是水環(huán)境中對柯衣定染料的吸附能力。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料對純水、自來水及河水中的柯衣定染料吸附能力基本相同，對染料的去除率均在95%以上，說明材料具有一定的規(guī)模應(yīng)用價值。
實施例 7
將實施例1制備的多孔碳材料0.005g與濃度為50mg/l-500mg/l，體積為10ml，溶液pH值為6的甲基橙溶液混合，固定吸附溫度為298K，研究多孔碳材料對甲基橙染料的吸附性能。實驗測定多孔碳材料對甲基橙的吸附容量為320mg/l。
實施例 8
將實施例7中甲基橙溶液替換為濃度為50mg/l-500mg/l的羅丹明B溶液，其他條件如實施例7，研究多孔碳材料對羅丹明B的吸附性能。實驗測定多孔碳對羅丹明B的吸附容量為685mg/l。
實施例 9
將實施例7中的甲基橙溶液替換為濃度為50-450mg/l的結(jié)晶紫溶液，其他條件如實施例7，研究多孔碳材料對結(jié)晶紫的吸附性能。實驗測定多孔碳材料對結(jié)晶紫的吸附容量為174mg/l。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。