本發(fā)明涉及吸附凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負載型球形活性炭光催化劑的制備方法，所制備的負載型球形活性炭光催化劑適用于室溫下對苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯等揮發(fā)性有機化合物(vocs)的脫除，達到凈化空氣的目的，也可用于水中有機污染物的處理，并且吸附后可在自然光下分解。

背景技術(shù)：

隨著人們生活物質(zhì)水平的提高，vocs在生產(chǎn)生活中出現(xiàn)的頻率越來越高，危害逐漸顯現(xiàn)，對人體的舒適健康和日常工作造成嚴重影響。由vocs引發(fā)的環(huán)境污染問題日趨嚴重，vocs污染的控制受到越來越高的重視。

水作為一種自然資源和環(huán)境要素，是人類生存、社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基本保證，是人民生活的重要保障，但隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，我國水污染日趨嚴重，不僅影響著人們的居住環(huán)境，給公眾帶來了巨大的健康風(fēng)險，而且給社會經(jīng)濟帶來了沉重的負擔(dān)，嚴重制約了經(jīng)濟、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。因此水污染防治是當(dāng)今社會發(fā)展的重大課題。

球形活性炭是一種重要的活性炭材料，球形活性炭按照其生產(chǎn)原料可以分為煤基球形活性炭、瀝青基球形活性炭及酚醛基球形活性炭。球形活性炭使用時裝填顆粒均勻、流體通過時阻力小、耐磨性好。具有多孔、比表面積大等優(yōu)點，因而有效吸附孔的數(shù)目多，吸附容量大，被廣泛應(yīng)用于凈化領(lǐng)域中的吸附劑或催化劑載體。如cn102641721a公開了一種復(fù)合球形活性炭吸附劑的制備工藝，應(yīng)用于空氣吸附領(lǐng)域，以50％～90％的活性炭和10％～50％的粘土構(gòu)成主體組分，外加粘膠劑和增強劑，構(gòu)成復(fù)合球形活性炭吸附劑，但其制備工藝復(fù)雜，實驗要求高。如cn104084195a公開了一種負載型球形活性炭催化劑的制備方法，主要用于室溫下甲醛凈化，其負載活性組分為貴金屬pt或pd或者兩種，含量為0.05％～1％，而該催化劑成本較高。

g-c3n4作為一種新型的非金屬半導(dǎo)體材料，有一定的可見光響應(yīng)性，且抗酸、堿、光的腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，具有較好的光催化性能。其作為光催化劑負載在高吸附性的球形活性炭上制得復(fù)合催化劑，既具有球形活性炭的高吸附性能，又有g(shù)-c3n4的催化性能，對vocs污染的控制和污水的處理有顯著效果。如cn105148968a公開了一種復(fù)合光催化劑的制備方法，通過高溫焙燒前驅(qū)體得到g-c3n4，用水熱沉積法制備fe3o4/g-c3n4復(fù)合材料，然后用光沉積熱法制得復(fù)合光催化材料ag/fe3o4/g-c3n4，但其制備周期長，工藝復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

一種負載型球形活性炭光催化劑的制備方法，將含碳氮源的前驅(qū)體溶解在溶劑中，將其制備成飽和溶液；將球形活性炭浸漬于上述飽和溶液，將其干燥后得到焙燒原材料；將上述原材料置于管式爐中焙燒，得到負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑。

一種負載型球形活性炭光催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)配飽和溶液：將含碳氮源的前驅(qū)體溶解在水溶劑中，制備成飽和溶液；

(2)浸漬和干燥，具體步驟有：

步驟2.1，將球形活性炭浸漬于步驟(1)所述的飽和溶液中，將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥，得到焙燒原材料；或，

步驟2.2，采用浸漬-干燥-浸漬-干燥循環(huán)模式，其中的浸漬是將球形活性炭浸漬于步驟(1)所述的飽和溶液中，其中的干燥是將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥，循環(huán)次數(shù)為1～15次，得到焙燒原材料；

(3)焙燒：將步驟(2)得到的焙燒原材料置于管式爐中進行焙燒，再自然冷卻到室溫，得到一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑。

優(yōu)選地，所述的球形活性炭為煤基球形活性炭、瀝青基球形活性炭和/或酚醛基球形活性炭。

優(yōu)選地，所述煤基球形活性炭、瀝青基球形活性炭和/或酚醛基球形活性炭的粒徑為0.2～2mm。

優(yōu)選地，所述的含碳氮源的前驅(qū)體為三聚氰胺、三聚氰氯、氰胺、雙氰胺或尿素。

優(yōu)選地，所述焙燒工藝，采用惰性氣體作為保護氣，升溫速率為2～30℃/min，升溫到500～600℃，持續(xù)時間為2～5h。

優(yōu)選地，還包括深加工步驟：將所述一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑浸漬于含碳氮源的飽和溶液中，將浸漬后的一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥，得到干燥產(chǎn)物；或，采用浸漬-干燥-浸漬-干燥循環(huán)模式，其中的浸漬是將所述一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑浸漬于含碳氮源的前驅(qū)體的飽和溶液中，其中的干燥是將浸漬后的一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥，循環(huán)1～5次后，得到干燥產(chǎn)物；將所述干燥產(chǎn)物置于管式爐中進行焙燒，再自然冷卻到室溫，得到二級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑。

優(yōu)選地，所述的一級負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑的負載量為2～35％。

優(yōu)選地，所述負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑在吸附達到飽和后，開白熾燈能夠進行原位再生，實現(xiàn)循環(huán)利用。

一種負載型球形活性炭光催化劑的制備方法具有以下有益效果：

①在球形活性炭上負載g-c3n4，其過程操作簡單，周期短；②可通過球形活性炭原料的選擇，以及變換浸漬次數(shù)、浸漬濃度、焙燒參數(shù)等因素，來調(diào)整光催化劑的負載量、光催化的性能及其吸附劑孔徑分布，可用于處理不同的污染物的處理需求；③將具有高吸附性能的球形活性炭與石墨相氮化碳(g-c3n4)復(fù)合，所制得的負載型球形活性炭光催化劑兼具球形活性炭吸附容量大、表面光滑、機械強度高、耐磨性好等特點，同時具有g(shù)-c3n4的光催化性能，可在光照條件下實現(xiàn)原位再生；④可用于室溫下對污染大氣中的苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯等揮發(fā)性有機化合物(vocs)的脫除以及用于污水的處理，且吸附的容量大，降解快，催化劑易于回收，不會產(chǎn)生二次污染，能實現(xiàn)循環(huán)利用，是緩解當(dāng)前環(huán)境污染問題的一個有效途徑。

附圖說明

圖1為負載型球形活性炭光催化劑的制備方法的制備流程圖。

具體實施方式

結(jié)合圖1，所述球形活性炭為煤基球形活性炭、瀝青基球形活性炭和/或酚醛基球形活性炭；含碳氮源的前驅(qū)體為三聚氰胺、三聚氰氯、氰胺、雙氰胺或尿素；中間產(chǎn)物1為浸漬過前驅(qū)體飽和溶液的球形活性炭；中間產(chǎn)物2為將中間產(chǎn)物1干燥后所得產(chǎn)物；最終得到的光催化劑為制備得到的(一級)負載型球形活性炭光催化劑。

當(dāng)采用浸漬-干燥-浸漬-干燥循環(huán)模式，其中的浸漬是將球形活性炭浸漬于含碳氮源的前驅(qū)體的飽和溶液中，其中的干燥是將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥。

可將制備得到的負載型球形活性炭光催化劑進行深加工，來制備二級(高)負載的球形活性炭光催化劑，將制備得到的負載型球形活性炭光催化劑替代球形活性炭，再重復(fù)圖1所示的制備流程。將(一級)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑浸漬于含碳氮源的飽和溶液中，得到此時的中間產(chǎn)物1；將浸漬后的(一級)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥，得到此時的中間產(chǎn)物2；最終得到的光催化劑為二級(高)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑。

當(dāng)制備二級(高)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑采用浸漬-干燥-浸漬-干燥循環(huán)模式，其中的浸漬是將(一級)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑浸漬于含碳氮源的前驅(qū)體的飽和溶液中，其中的干燥是將浸漬后的(一級)負載g-c3n4的球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥。

其中，本發(fā)明所述的煤基球形活性炭、瀝青基球形活性炭或酚醛基球形活性炭，三聚氰胺、三聚氰氯、氰胺、雙氰胺或尿素，以及所選用的儀器均能通過商業(yè)渠道購買到。

下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進一步說明：

實施例1

(1)將4g三聚氰氯在60℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g煤基球形活性炭(粒徑為0.2～2mm)在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的煤基球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的煤基球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以2℃/min的升溫速率由室溫升到500℃后持續(xù)焙燒5h，然后自然冷卻至室溫，得到負載球形活性炭光催化劑。經(jīng)稱重計算所得負載球形活性炭光催化劑的負載量為2％。

實施例2

(1)將4g氰胺在70℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g瀝青基球形活性炭(粒徑為0.2～2mm)在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的瀝青基球形活性炭樣品置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的瀝青基球形活性炭樣品再進行浸漬-干燥模式，即將干燥后的瀝青基球形活性炭樣品再放到步驟(1)中的飽和溶液中進行充分浸漬，然后再將其在微波真空干燥爐中進行干燥；(5)將所得到的瀝青基球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以30℃/min的升溫速率由室溫升到600℃后持續(xù)焙燒2h，然后自然冷卻至室溫，得到負載球形活性炭光催化劑。

實施例3

(1)將4g雙氰胺在80℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g酚醛基球形活性炭(粒徑為0.2～2mm)在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的酚醛基球形活性炭樣品置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的酚醛基球形活性炭樣品再進行浸漬-干燥模式，并將浸漬-干燥模式循環(huán)2次，即將干燥后的球形活性炭樣品再放到步驟(1)中的飽和溶液中進行充分浸漬，然后再將其在微波真空干燥爐中進行干燥，且該浸漬-干燥模式循環(huán)2次；(5)將所得到的球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以15℃/min的升溫速率由室溫升到550℃后持續(xù)焙燒3.5h，然后自然冷卻至室溫，得到負載球形活性炭光催化劑。

實施例4

(1)將4g尿素在90℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取共2g的酚醛基球形活性炭和瀝青基球形活性炭在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的酚醛基球形活性炭樣品置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的酚醛基球形活性炭樣品再進行浸漬-干燥模式，并將浸漬-干燥模式循環(huán)15次，即將干燥后的球形活性炭樣品再放到步驟(1)中的飽和溶液中進行充分浸漬，然后再將其在微波真空干燥爐中進行干燥，且該浸漬-干燥模式循環(huán)15次；(5)將所得到的球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以15℃/min的升溫速率由室溫升到550℃后持續(xù)焙燒3.5h，然后自然冷卻至室溫，得到負載球形活性炭光催化劑。經(jīng)稱重計算所得負載球形活性炭光催化劑的負載量為35％。

實施例5

(1)將4g三聚氰氯在60℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g實施例1中所得的負載球形活性炭光催化劑，將其在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的負載球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的負載球形活性炭光催化劑置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以2℃/min的升溫速率由室溫升到500℃后持續(xù)焙燒5h，然后自然冷卻至室溫，得到負載量大于實施例1中負載球形活性炭光催化劑的高負載球形活性炭光催化劑。

實施例6

(1)將4g三聚氰氯在60℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g實施例1中所得的負載球形活性炭光催化劑，將其在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的負載球形活性炭光催化劑置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)將干燥后的負載球形活性炭光催化劑再進行浸漬-干燥模式，并將浸漬-干燥模式循環(huán)5次，即將干燥后的負載球形活性炭光催化劑再放到步驟(1)中的飽和溶液中進行充分浸漬，然后再將其在微波真空干燥爐中進行干燥，且該浸漬-干燥模式循環(huán)5次；(5)將所得到的負載球形活性炭光催化劑置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，得到負載量大于實施例1中負載球形活性炭光催化劑的高負載球形活性炭光催化劑。

實施例7

(1)4g三聚氰胺，在80℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g球形活性炭在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)待浸漬后的球形活性炭充分干燥后，再重復(fù)浸漬和干燥步驟10次；(5)將所制備的球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以3℃/min的升溫速率由室溫升到550℃后持續(xù)焙燒3h，然后自然冷卻至室溫，即可得到所述的負載球形活性炭光催化劑，經(jīng)稱重計算所得負載球形活性炭光催化劑的負載量為27.3％。

實施例8

(1)稱取4g三聚氰胺，在80℃的恒溫水浴下配成飽和水溶液；(2)稱取2g球形活性炭；(3)將球形活性炭在步驟(1)所述飽和溶液中充分浸漬；(4)將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(5)待浸漬后的球形活性炭充分干燥后，再重復(fù)浸漬和干燥步驟9次；(6)將所制備的球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以3℃/min的升溫速率由室溫升到550℃后持續(xù)焙燒3h，然后自然冷卻至室溫，得到負載型球形活性炭光催化劑；(7)然后再將制備的負載型球形活性炭光催化劑作為原料，替代球形活性炭，重復(fù)制備工藝步驟中的(3)～(4)，再將其置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以3℃/min的升溫速率由室溫升到550℃后持續(xù)焙燒3h，然后自然冷卻至室溫，制得高負載的球形活性炭光催化劑，經(jīng)稱重計算所得高負載球形活性炭光催化劑的負載量為32.5％。

實施例9

(1)稱取4g氰胺，在80℃的下配成飽和水溶液；(2)稱取2g球形活性炭在上述飽和溶液中充分浸漬；(3)將浸漬后的球形活性炭置于燒杯中，放入微波真空干燥爐中進行干燥；(4)待浸漬后的球形活性炭充分干燥后，再重復(fù)浸漬和干燥步驟13次；(5)將所制備的球形活性炭樣品置于瓷舟中，用管式爐在氮氣氣氛下，以3.5℃/min的升溫速率由室溫升到580℃后持續(xù)焙燒2h，然后自然冷卻至室溫，即可得到所述的負載球形活性炭光催化劑，經(jīng)稱重計算所得負載球形活性炭光催化劑的負載量為30.7％。

當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。