一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料及废水吸附处理方法

本发明涉及一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料及废水吸附处理方法，属于废水处理领域。

背景技术：

1、印染业作为我国传统支柱产业之一，随着工业的不断发展，印染废水成为我国主要的水污染源。染料多为芳香族化合物具有毒性且结构复杂难以降解，对人体健康产生极大威胁。重金属离子排放到水体中通过食物链的传播在人体某些器官内富集引起水俣病和骨痛病等疾病。人体内碘含量直接影响甲状腺的结构和功能，碘过量会导致甲状腺肿、甲状腺结节或萎缩。因此制备一种新型的吸附剂来实现对废水中常见污染物的高效吸附具有重大意义。

2、山楂是我国生长广泛的植物。山楂果用于售卖和制药之后，其叶往往会浪费。但山楂叶经过科学研究其中含有的总黄酮具有抗动脉粥样硬化、降血糖的医用价值，山楂叶中茶多酚可以在饲料中得到应用，应用前景可观。低共熔溶剂是在2003年首次报道的由氢键受体和氢键供体组合而成的多组分共熔物，具有合成简单、原子利用率高、生物相容性好等优点。所以基于山楂生物质和低共熔溶剂制备碳材料用于吸附废水中常见污染物对于废水处理具有重要实际应用价值。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料及废水吸附处理方法，碳材料制备简单、成本低廉且吸附效率高，废水吸附处理方法绿色环保，具有可观的实际应用价值。

2、为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：通过以下步骤制备：

3、1)制备低共熔溶剂，将低共熔溶剂的氢键供体和氢键受体混合；

4、2)将生物质和低共熔溶剂混合，制得低共熔溶剂混合物；

5、3)将步骤2)的低共熔溶剂混合物在高温下灼烧，灼烧后呈碳状并制得碳材料。

6、优化的，上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，低共熔溶剂的氢键供体为乙二醇，低共熔溶剂的氢键受体为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。

7、优化的，上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，低共熔溶剂中氢键供体与低共熔溶剂中氢键受体的摩尔比为4:1。

8、优化的，上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，物质为山楂果实、山楂叶中的一种或者两种的混合物；生物质与低共熔溶剂按照质量比2:1混合配制。

9、优化的，上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，步骤3)中，低共熔溶剂混合物灼烧时的灼烧温度为500摄氏度，并保持温度灼烧时间4小时。

10、优化的，上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，在步骤2)进行之前，对生物质进行处理，处理过程为：将生物质与水按质量比1:2混合，加热20分钟，放入高速离心机，8000转每分钟离心10分钟，离心完毕取下层沉淀；将下层沉淀与低共熔溶剂混合。

11、一种废水吸附处理方法，使用上述基于生物质和低共熔溶剂的碳材料制得的碳材料对废水进行吸附，其中，废水为含有污染物碘的废水、含有染料的废水或含有重金属离子的废水。

12、优化的，上述废水吸附处理方法，含有污染物碘的废水中中碘的浓度为0.790毫摩尔每升，含有染料的废水中染料的浓度为10微摩尔每升，含有重金属离子的废水中重金属离子镍离子的浓度为9.886毫摩尔每升。

13、优化的，上述废水吸附处理方法，所要吸附的废水与碳材料的比例为每5毫升：0.15克至15毫升：0.05克。

14、优化的，上述废水吸附处理方法，碳材料对废水进行吸附时，吸附温度常温，吸附时间为1小时。

15、优化的，上述废水吸附处理方法，碳材料对废水进行吸附操作前，将碳材料研磨至粉末状。

16、本申请的技术方案中，碳材料采用山楂生物质和低共熔溶剂进行制备，制备过程简单，利用乙二醇与1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯组成低共熔溶剂，其对环境友好，且原料成本较其他材料较低，能够有效的节省成本。

17、将制成的碳材料进行废水的净化，其吸附效率高，在废水处理方面具有可观的实际应用价值。

技术特征：

1.一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：通过以下步骤制备：

2.根据权利要求1所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：所述低共熔溶剂的氢键供体为乙二醇，低共熔溶剂的氢键受体为1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯。

3.根据权利要求1所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：所述低共熔溶剂中氢键供体与低共熔溶剂中氢键受体的摩尔比为4:1。

4.根据权利要求1所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：所述生物质为山楂果实、山楂叶中的一种或者两种的混合物；生物质与低共熔溶剂按照质量比2:1混合配制。

5.根据权利要求1所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：步骤3)中，低共熔溶剂混合物灼烧时的灼烧温度为500摄氏度，并保持温度灼烧时间4小时。

6.根据权利要求1所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料，其特征在于：在步骤2)进行之前，对生物质进行处理，处理过程为：将生物质与水按质量比1:2混合，加热20分钟，放入高速离心机，8000转每分钟离心10分钟，离心完毕取下层沉淀；将下层沉淀与低共熔溶剂混合。

7.一种废水吸附处理方法，其特征在于：使用如权利要求1-5任一项所述的基于生物质和低共熔溶剂的碳材料制得的碳材料对废水进行吸附，其中，废水为含有污染物碘的废水、含有染料的废水或含有重金属离子的废水。

8.根据权利要求7所述的废水吸附处理方法，其特征在于：含有污染物碘的废水中中碘的浓度为0.790毫摩尔每升，含有染料的废水中染料的浓度为10微摩尔每升，含有重金属离子的废水中重金属离子镍离子的浓度为9.886毫摩尔每升。

9.根据权利要求7所述的废水吸附处理方法，其特征在于：所要吸附的废水与碳材料的比例为每5毫升：0.15克至15毫升：0.05克。

10.根据权利要求7所述的废水吸附处理方法，其特征在于：碳材料对废水进行吸附时，吸附温度常温，吸附时间为1小时；碳材料对废水进行吸附操作前，将碳材料研磨至粉末状。

技术总结
本申请公开了一种基于生物质和低共熔溶剂的碳材料及废水吸附处理方法，属于污水处理领域，寻求一种更多的途径、方式进行废水、污水的处理。本申请的技术方案包括，制备低共熔溶剂，将山楂生物质原料和低共熔溶剂混合，制得低共熔溶剂混合物后在高温下灼烧，灼烧后呈碳状并制得碳材料，并且依靠此种碳材料对染料废水进行处理。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，碳材料制备简单、成本低廉且吸附效率高，废水吸附处理方法绿色环保，具有可观的实际应用价值。

技术研发人员：陈钰,袁盛华,李宇婷,郭雨婷,段耀廷,贲梓欣,孙海洋,杨晓晴,常艺,杨诚,王晶
受保护的技术使用者：廊坊师范学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13