一种以染料废水为原料制备碳材料的方法技术

本发明专利技术为一种以染料废水为原料制备碳材料的方法。一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，所述的方法为：将染料废水进行等离子体处理后，冷却、静置、抽滤，真空干燥后，得固体粉末的碳材料。本发明专利技术所述的一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，为传统的降解染料废水提供了一种新的思路，把染料废水在降解的同时资源化利用，达到废物循环再利用且绿色环保无污染的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种以染料废水为原料制备碳材料的方法
本专利技术具体涉及一种以染料废水为原料制备碳材料的方法。
技术介绍
1856年，沃什·帕金斯(WHPerkins)专利技术了合成染料，可以调配出各种鲜艳、不褪色的色调。随着人们生活水平的提高，对物质品质的追求也越来越高，颜料作为丰富人们感官需求的必需品，被人类广泛利用。与此同时，在满足人们需求的同时也带来了一系列的问题。因为染料具有显色性，导致染料是各种重要工业的必需品，如皮革、纸张和纺织工业。据估计，每年有大约10万种商业染料，生产出不同颜色的染料，而合成染料主要是有机物质构成。有机染料是废水中最常见的污染之一，通常具有毒性和致癌性，给动植物及人类健康造成严重威胁。用于去除染料污染物的现有技术包括吸附、混凝、微生物处理、光催化和电化学氧化/还原等。然而大多数染料由于结构复杂而难以彻底去除，而是只能将染料分子降解。目前，Manavi等人将传统活性污泥在合成介质中经过厌氧循环形成好氧颗粒，然后用于实际的印染废水处理，好氧颗粒在24小时的循环时间和厌氧好氧比为3的条件下，成功地适应了真实的印染废水，脱色率为73％，COD去除率为68％。Wu等人通过水热法制备了一种磁性碳-铁复合材料，并研究了其作为一种高效吸附剂去除水溶液中的分散蓝色染料(db56)和活性黄色染料(RY3)的应用。结果发现在pH＝2的酸性条件下，db56和RY3的去除率分别可以达到81.53％和96.77％。尽管目前有许多染料废水处理的方法，但这些方法只可用作降解染料废水，并不能将染料废水转化为可以资源化再利用的碳材料。有鉴于此，本专利技术提出一种新的处理染料废水的方法，可以将染料废水直接转化为碳材料，使其不仅能够达到去除染料的目的，而且还可以将染料资源化再利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，采用等离子体技术将水相中的染料分子转化为碳材料的方法，达到降解和资源化再利用的目的。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，所述的方法为：将染料废水进行等离子体处理后，冷却、静置、抽滤，真空干燥后，得固体粉末的碳材料。进一步地，所述的等离子体处理的步骤为：将染料废水置于反应器，确保电极处于气液界面处，调节反应器内电极间隙；将反应器、示波器与电源连接；接通电源，通过调节放电参数产生等离子体后，进行连续稳定放电。进一步地，所述的染料废水的浓度大于50mg/L，不超过1000mg/L；所述的连续放电的电压大于8KV。再进一步地，所述的染料废水的浓度为200-600mg/L；所述的连续放电的电压大于8KV，不超过20KV。再进一步地，所述的染料废水的浓度为400mg/L；所述的连续放电的电压为12KV。再进一步地，所述的连续放电时间为60min。进一步地，所述的反应器内电极间隙为1mm，电极处于气液界面为溶液没过电极5mm内。进一步地，所述的电源为脉冲电源。进一步地，所述的真空干燥温度为80℃，时长为12小时。进一步地，所述的染料废水中的染料为甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术将染料废水中的染料资源化利用转化为碳材料的技术方案，是一种常温常压下、不需要添加催化剂、工艺简单、成本低、绿色环保的工艺。2、本专利技术的技术方案将染料废水中的染料转化为具有电催化性能的碳材料，可以达到废物循环再利用的目的，同时解决环境污染和能源短缺等问题，不管是从经济的角度还是从现实的角度考虑，都具有非常重要的意义。附图说明图1为本专利技术实施例采用的反应装置；其中，1为脉冲电源，2为自制反应器，3为示波器；图2是本专利技术实施例1制备的以甲基橙水溶液模拟染料废水，经过处理后的碳材料的SEM图；图3是本专利技术实施例2制备的以亚甲基蓝水溶液模拟染料废水，经过处理后的碳材料的SEM图；图4是本专利技术实施例3制备的以罗丹明B水溶液模拟染料废水，经过处理后的碳材料的SEM图；图5是本专利技术实施例1制备的以甲基橙为碳前驱体所生成碳材料应用于HER过程的性能图；图6是本专利技术实施例2制备的以亚甲基蓝为碳前驱体所生成碳材料应用于HER过程的性能图；图7是本专利技术实施例3制备的以罗丹明B为碳前驱体所生成碳材料应用于HER过程的性能图；图8为本专利技术实施例5中等离子体处理的放电电压与碳材料产量的关系图；图9为本专利技术实施例7中染料废水浓度与碳材料产量的关系图。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，达到预期专利技术目的，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。在详细阐述本专利技术一种以染料废水为原料制备碳材料的方法之前，有必要对本专利技术中提及的相关材料做进一步说明，以达到更好的效果。甲基橙，对二甲基氨基偶氮苯磺酸钠或4-((4-(二甲氨基)苯基)偶氮基)苯磺酸钠盐，分子式为C14H14N3SO3Na，分子量为327.33，CAS号为547-58-0。亚甲基蓝，3,7-双(二甲氨基)吩噻嗪-5-鎓氯化物，分子式C16H18ClN3S，分子量为319.86，CAS号为61-73-4。罗丹明B，分子式为C28H31ClN2O3，分子量为479.01，CAS号为81-88-9。在了解了本专利技术中提及的相关材料之后，下面将结合具体的实施例，对本专利技术一种以染料废水为原料制备碳材料的方法做进一步的详细介绍：本专利技术通过调节等离子体放电参数和等离子体放电形式，来克服利用等离子体技术在水相中不能生成碳材料的困难，提供一种采用等离子体技术将水相中的染料分子转化为碳材料的方法，达到降解和资源化再利用的目的。本专利技术的技术方案为：一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，所述的方法为：将染料废水进行等离子体处理后，冷却、静置、抽滤，真空干燥后，得固体粉末的碳材料。优选地，所述的等离子体处理的步骤为：将染料废水置于反应器，确保电极处于气液界面处，调节反应器内电极间隙；将反应器、示波器与电源连接；接通电源，通过调节放电参数产生等离子体后，进行连续稳定放电。优选地，所述的染料废水的浓度大于50mg/L，不超过1000mg/L；所述的连续放电的电压大于8KV。进一步优选地，所述的染料废水的浓度为200-600mg/L；所述的连续放电的电压大于8KV，不超过20KV。进一步优选地，所述的染料废水的浓度为400mg/L；所述的连续放电的电压为12KV。进一步优选地，所述的连续放电时间为60min。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，其特征在于，所述的方法为：将染料废水进行等离子体处理后，冷却、静置、抽滤，真空干燥后，得固体粉末的碳材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种以染料废水为原料制备碳材料的方法，其特征在于，所述的方法为：将染料废水进行等离子体处理后，冷却、静置、抽滤，真空干燥后，得固体粉末的碳材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述的等离子体处理的步骤为：将染料废水置于反应器，确保电极处于气液界面处，调节反应器内电极间隙；
将反应器、示波器与电源连接；
接通电源，通过调节放电参数产生等离子体后，进行连续稳定放电。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
所述的染料废水的浓度大于50mg/L，不超过1000mg/L；
所述的连续放电的电压大于8KV。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
所述的染料废水的浓度为200-600mg/L；
所述的连续放电的电压大于8KV，不...

【专利技术属性】
技术研发人员：于锋，卢可，马存花，
申请(专利权)人：石河子大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65