[发明专利]一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附净化技术领域，具体涉及一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法，所制备的负载型球形活性炭光催化剂适用于室温下对苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯等挥发性有机化合物(VOCs)的脱除，达到净化空气的目的，也可用于水中有机污染物的处理，并且吸附后可在自然光下分解。

背景技术

随着人们生活物质水平的提高，VOCs在生产生活中出现的频率越来越高，危害逐渐显现，对人体的舒适健康和日常工作造成严重影响。由VOCs引发的环境污染问题日趋严重，VOCs污染的控制受到越来越高的重视。

水作为一种自然资源和环境要素，是人类生存、社会和经济可持续发展的基本保证，是人民生活的重要保障，但随着科学技术的日益发展，我国水污染日趋严重，不仅影响着人们的居住环境，给公众带来了巨大的健康风险，而且给社会经济带来了沉重的负担，严重制约了经济、社会和环境的可持续发展。因此水污染防治是当今社会发展的重大课题。

球形活性炭是一种重要的活性炭材料，球形活性炭按照其生产原料可以分为煤基球形活性炭、沥青基球形活性炭及酚醛基球形活性炭。球形活性炭使用时装填颗粒均匀、流体通过时阻力小、耐磨性好。具有多孔、比表面积大等优点，因而有效吸附孔的数目多，吸附容量大，被广泛应用于净化领域中的吸附剂或催化剂载体。如CN102641721A公开了一种复合球形活性炭吸附剂的制备工艺，应用于空气吸附领域，以50％～90％的活性炭和10％～50％的粘土构成主体组分，外加粘胶剂和增强剂，构成复合球形活性炭吸附剂，但其制备工艺复杂，实验要求高。如CN104084195A公开了一种负载型球形活性炭催化剂的制备方法，主要用于室温下甲醛净化，其负载活性组分为贵金属Pt或Pd或者两种，含量为0.05％～1％，而该催化剂成本较高。

g-C₃N₄作为一种新型的非金属半导体材料，有一定的可见光响应性，且抗酸、碱、光的腐蚀，化学稳定性和热稳定性好，具有较好的光催化性能。其作为光催化剂负载在高吸附性的球形活性炭上制得复合催化剂，既具有球形活性炭的高吸附性能，又有g-C₃N₄的催化性能，对VOCs污染的控制和污水的处理有显著效果。如CN105148968A公开了一种复合光催化剂的制备方法，通过高温焙烧前驱体得到g-C₃N₄，用水热沉积法制备Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料，然后用光沉积热法制得复合光催化材料Ag/Fe₃O₄/g-C₃N₄，但其制备周期长，工艺复杂。

发明内容

一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法，将含碳氮源的前驱体溶解在溶剂中，将其制备成饱和溶液；将球形活性炭浸渍于上述饱和溶液，将其干燥后得到焙烧原材料；将上述原材料置于管式炉中焙烧，得到负载g-C₃N₄的球形活性炭光催化剂。

一种负载型球形活性炭光催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)配饱和溶液：将含碳氮源的前驱体溶解在水溶剂中，制备成饱和溶液；

(2)浸渍和干燥，具体步骤有：

步骤2.1，将球形活性炭浸渍于步骤(1)所述的饱和溶液中，将浸渍后的球形活性炭置于烧杯中，放入微波真空干燥炉中进行干燥，得到焙烧原材料；或，

步骤2.2，采用浸渍-干燥-浸渍-干燥循环模式，其中的浸渍是将球形活性炭浸渍于步骤(1)所述的饱和溶液中，其中的干燥是将浸渍后的球形活性炭置于烧杯中，放入微波真空干燥炉中进行干燥，循环次数为1～15次，得到焙烧原材料；

(3)焙烧：将步骤(2)得到的焙烧原材料置于管式炉中进行焙烧，再自然冷却到室温，得到一级负载g-C₃N₄的球形活性炭光催化剂。

优选地，所述的球形活性炭为煤基球形活性炭、沥青基球形活性炭和/或酚醛基球形活性炭。

优选地，所述煤基球形活性炭、沥青基球形活性炭和/或酚醛基球形活性炭的粒径为0.2～2mm。

优选地，所述的含碳氮源的前驱体为三聚氰胺、三聚氰氯、氰胺、双氰胺或尿素。

优选地，所述焙烧工艺，采用惰性气体作为保护气，升温速率为2～30℃/min，升温到500～600℃，持续时间为2～5h。