本发明涉及一种改性活性炭的方法及其应用，属于新材料制备技术领域。
背景技术：
染料生产废水属难处理的工业废水之一，今年来，纺织工业的发展带动了染料生产的发展。调查表明，全世界每年的染料超过70万吨，其中2%直接进入水体以废水的形式排出，10%在随后的纺织染色过程中损失。染料废水成分复杂，水质变化大，色度深，浓度大，处理困难。
活性炭是由含碳物质经过活化处理后的黑色多孔粉末。它具有内部空隙发达、比表面积大、吸附能力强等特点。因为其性质稳定，有良好的耐热性，且不溶于水或有机溶剂，易于再生，是一种环境友好型吸附剂。
活性炭改性的方法主要分为表面物理结构改性和表面化学性质改性。活性炭的表面物理结构改性是指在活性炭的制备过程中通过物理的方法来增加活性炭比表面积、改变微孔体积和结构、调整孔径分布等，从而改变活性炭的物理吸附性能。表面物理结构特性改性可分为物理改性、化学改性和物理化学联合改性。在表面化学性质改性的方法中，活性炭的原材料决定了其表面官能团的数量和种类。活性炭的表面活性官能团种类和数量对吸附和催化有着重大影响。表面化学性质改性主要是改变活性炭表面的酸性、碱性，引入或去除某些表面官能团，从而使活性炭具有某种特殊的吸附或催化性能。目前常用的表面化学性质改性的方法有表面氧化改性、表面还原改性、负载物质改性、高温热处理和低温等离子体处理等。
本发明主要从改变活性炭表面的化学性质入手，通过嫁接官能团得到最后活性炭表面带正电荷的阳离子官能团，达到消除带负电荷的阴离子官能团的染料。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种改性活性炭的方法及其应用。该活性炭经过硝酸、二氯亚砜、乙二胺、氯乙酰氯、乙烯基咪唑等化学试剂处理改性，改性后的活性炭相对于未处理过的活性炭有更大的吸附量；由于改性后的活性炭吸附剂因其组分、结构不同所显示出来的对阴离子染料有优先吸附的能力，本发明通过以下技术方案实现。
一种改性活性炭的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将活性炭按照液固比为100~150：20~25ml/g加入浓硝酸混合回流搅拌10~12h，反应结束后水洗至pH等于7，烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将二氯亚砜和DMF按照体积比为10～15：40～60混合均匀得到混合有机液Ⅰ，然后将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为50~75：19~25ml/g加入混合有机液Ⅰ在60～80℃的条件下电磁搅拌10～12h，反应结束后过滤用DMF洗涤，烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将乙二胺和DMF按照体积比为10～20：40～50混合均匀得到混合有机液Ⅱ，然后将改性产物Ⅱ按照液固比为47~54：19~24ml/g加入混合有机液Ⅱ，在60～80℃的条件下电磁搅拌10～12h，水洗烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将四氢呋喃、三乙胺、氯乙酰氯按照体积比为40～60：4～8：3～6混合均匀得到混合有机液Ⅲ，然后将步骤（3）得到的改性产物Ⅲ按照液固比为45~50：18~24ml/g加入混合有机液Ⅲ，在40～50℃的条件下搅拌10～12h，再用四氢呋喃洗干净烘干得到改性产物Ⅳ；
（5）将步骤（4）得到的改性产物Ⅳ按照质量比为50~60：1~2：2~4加入氯化亚铜、4,4'-联吡啶得到混合料，将乙烯基咪唑和DMF按照体积比为5～10：50～70混合均匀得到混合有机液Ⅳ，将混合料按照液固比为50~55：18~23ml/g加入混合有机液Ⅳ，在N2气氛中搅拌24～30h，过滤干燥后制备得到改性活性炭。
所述步骤（1）中浓硝酸浓度为60%～90%。
该改性后的活性炭应用在吸附阴离子染料过程作为吸附剂。
本发明的有益效果是:考虑到活性炭的价格成本便宜，并且对染料废水的吸附率高，适用于各种企业的生产，在实际生活中有很高的使用价值。
附图说明
图1是本发明合成图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该改性活性炭的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将100g活性炭按照液固比为100：20ml/g加入浓硝酸（浓硝酸浓度为60%g/ml）混合回流搅拌10h，反应结束后水洗至pH等于7，烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将二氯亚砜和DMF按照体积比为10：40混合均匀得到混合有机液Ⅰ，然后将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为50：19ml/g加入混合有机液Ⅰ在60℃的条件下电磁搅拌10h，反应结束后过滤用DMF洗涤，烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将乙二胺和DMF按照体积比为10：40混合均匀得到混合有机液Ⅱ，然后将改性产物Ⅱ按照液固比为47：19ml/g加入混合有机液Ⅱ，在60℃的条件下电磁搅拌10h，水洗烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将四氢呋喃、三乙胺、氯乙酰氯按照体积比为40：4：3混合均匀得到混合有机液Ⅲ，然后将步骤（3）得到的改性产物Ⅲ按照液固比为45：18ml/g加入混合有机液Ⅲ，在40℃的条件下搅拌10h，再用四氢呋喃洗干净烘干得到改性产物Ⅳ；
（5）将步骤（4）得到的改性产物Ⅳ按照质量比为50：1：2加入氯化亚铜、4,4'-联吡啶得到混合料，将乙烯基咪唑和DMF按照体积比为5：50混合均匀得到混合有机液Ⅳ，将混合料按照液固比为50:18ml/g加入混合有机液Ⅳ，在N2气氛中搅拌24h，过滤干燥后制备得到改性活性炭。
吸附对比试验：
配置浓度为100mg/L柠檬黄溶液，调节pH值为1，分别称取20mg的未被处理的活性炭和经过本实施例改性的活性炭分别加入到500ml、100mg/L柠檬黄溶液中，未被处理的活性炭的吸附率为47.8%，经过本实施例改性的活性炭吸附率为75.3%。
实施例2
如图1所示，该改性活性炭的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将100g活性炭按照液固比为150:25ml/g加入浓硝酸（浓硝酸浓度为90%g/ml）混合回流搅拌12h，反应结束后水洗至pH等于7，烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将二氯亚砜和DMF按照体积比为12：50混合均匀得到混合有机液Ⅰ，然后将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为75:25ml/g加入混合有机液Ⅰ在80℃的条件下电磁搅拌12h，反应结束后过滤用DMF洗涤，烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将乙二胺和DMF按照体积比为15：45混合均匀得到混合有机液Ⅱ，然后将改性产物Ⅱ按照液固比为54:24ml/g加入混合有机液Ⅱ，在50℃的条件下电磁搅拌12h，水洗烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将四氢呋喃、三乙胺、氯乙酰氯按照体积比为60：8：6混合均匀得到混合有机液Ⅲ，然后将步骤（3）得到的改性产物Ⅲ按照液固比为50:24ml/g加入混合有机液Ⅲ，在50℃的条件下搅拌12h，再用四氢呋喃洗干净烘干得到改性产物Ⅳ；
（5）将步骤（4）得到的改性产物Ⅳ按照质量比为60:2:4加入氯化亚铜、4,4'-联吡啶得到混合料，将乙烯基咪唑和DMF按照体积比为10：70混合均匀得到混合有机液Ⅳ，将混合料按照液固比为55:23ml/g加入混合有机液Ⅳ，在N2气氛中搅拌28h，过滤干燥后制备得到改性活性炭。
吸附对比试验：
配置浓度为100mg/L柠檬黄溶液，调节pH值为1，分别称取20mg的未被处理的活性炭和经过本实施例改性的活性炭分别加入到500ml、100mg/L柠檬黄溶液中，未被处理的活性炭的吸附率为48.5%经过本实施例改性的活性炭吸附率为76.1%。
实施例3
如图1所示，该改性活性炭的方法，其具体步骤如下：
（1）首先将100g活性炭按照液固比为125：23ml/g加入浓硝酸（浓硝酸浓度为80%g/ml）混合回流搅拌11h，反应结束后水洗至pH等于7，烘干得到改性产物Ⅰ；
（2）将二氯亚砜和DMF按照体积比为15：60混合均匀得到混合有机液Ⅰ，然后将步骤（1）得到的改性产物Ⅰ按照液固比为63：22ml/g加入混合有机液Ⅰ在70℃的条件下电磁搅拌11h，反应结束后过滤用DMF洗涤，烘干得到改性产物Ⅱ；
（3）将乙二胺和DMF按照体积比为20：50混合均匀得到混合有机液Ⅱ，然后将改性产物Ⅱ按照液固比为51：22ml/g加入混合有机液Ⅱ，在70℃的条件下电磁搅拌11h，水洗烘干得到改性产物Ⅲ；
（4）将四氢呋喃、三乙胺、氯乙酰氯按照体积比为50：6：5混合均匀得到混合有机液Ⅲ，然后将步骤（3）得到的改性产物Ⅲ按照液固比为47:21ml/g加入混合有机液Ⅲ，在45℃的条件下搅拌11h，再用四氢呋喃洗干净烘干得到改性产物Ⅳ；
（5）将步骤（4）得到的改性产物Ⅳ按照质量比为55：1.5：3加入氯化亚铜、4,4'-联吡啶得到混合料，将乙烯基咪唑和DMF按照体积比为8：60混合均匀得到混合有机液Ⅳ，将混合料按照液固比为53：21ml/g加入混合有机液Ⅳ，在N2气氛中搅拌30h，过滤干燥后制备得到改性活性炭。
吸附对比试验：
配置浓度为100mg/L柠檬黄溶液，调节pH值为1，分别称取20mg的未被处理的活性炭和经过本实施例改性的活性炭分别加入到500ml100mg/L柠檬黄溶液中，未被处理的活性炭的吸附率为47.7%，经过本实施例改性的活性炭吸附率为76%。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。