Page 216 - 《精细化工）》2023年第10期

第 40 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.40, No.10
2 023 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2023

水处理技术与环境保护
芳胺废渣衍生多孔碳高效吸附去除对硝基苯酚

*
张欣磊，徐广文，夏孔浩，丁军委
（青岛科技大学 化工学院，山东 青岛 266000）

摘要：以工业生产过程中产生的芳胺废渣为碳前驱体，以四水合乙酸镁为氧化镁模板剂前驱体，采用一锅法制
备了 N、O 原位共掺杂的分级多孔碳（RPCs）。通过 SEM 和 N 2 吸附-脱附、XPS 对 RPCs 的形貌、孔结构及掺
杂的 N、O 物种进行了测试，评价了 RPCs 对对硝基苯酚（PNP）的吸附容量，并理论计算了 PNP 分子在吸附
2
剂表面的吸附行为。结果表明，由 m(氧化镁)∶m(R 废渣)=1.00∶1 制备的 RPC-1.00 的比表面积为 1427 m /g，
3
孔容为 1.4713 cm /g。在大的比表面积、丰富的孔结构和 N、O 掺杂物种的共同作用下，RPC-1.00 对 PNP 的静
态吸附容量达到了 562.66 mg/g，固定床动态吸附容量达到了 345.01 mg/g。N、O 原子的掺入增加了吸附体系的
色散力和静电吸引力，能有效提高吸附能。在缺陷处同时存在 4 个 N 原子的吡啶—N 4 和羧基结构也能产生很强
的氢键强吸引力作用，提升了吸附能力。
关键词：芳胺废渣；原位共掺杂；多孔碳；官能团；对硝基苯酚；分子模拟；水处理技术
中图分类号：TQ424；X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 10-2294-08

Efficient adsorption removal of p-nitrophenol by aromatic amine
waste derived porous carbon

*
ZHANG Xinlei, XU Guangwen, XIA Konghao, DING Junwei
（College of Chemical Engineering, Qingdao University of Science & Technology, Qingdao 266000, Shandong, China）

Abstract: N, O in-situ co-doped hierarchical porous carbons (RPCs) were prepared from one-pot reaction
of industrial aromatic amine waste residue (R waste residue) and magnesium acetate tetrahydrate, and
characterized via SEM, N 2 adsorption-desorption and XPS for analyses on morphology, pore structure and
doped N and O species. The adsorption capacity of RPCs to p-nitrophenol (PNP) was then evaluated, and
the adsorption behavior of PNP molecules on the surface of the adsorbent was theoretically analyzed. The
results showed that the specific surface area and pore volume of RPC-1.00 prepared by m (MgO)∶m(R
2
3
waste residue)=1.00∶1 were 1427 m /g and 1.4713 cm /g, respectively. Under the synergistic action of
large specific surface area, rich pore structure and N, O doped species, the static adsorption capacity of
RPC-1.00 for PNP reached 562.66 mg/g, and the dynamic adsorption capacity of fixed bed reached
345.01 mg/g. The incorporation of N and O atoms increased the dispersion force and electrostatic attraction
of the adsorption system, which could effectively improve the adsorption energy. The pyridine—N 4 with 4 N
atoms at the defect and carboxyl structure could also produce strong hydrogen bonding forces, which
improved the adsorption capacity.
Key words: aromatic amine waste residue; in situ co-doping; porous carbon; functional groups;
p-nitrophenol; molecular simulation; water treatment technology

硝基酚类化合物是一类重要的精细化工中间 产生了大量含 PNP 的工业废水。PNP 生产过程产生
[2]
体，其中作为典型代表的对硝基苯酚（PNP）在农 的废水具有浓度大、色度高的特点。卜龙利 报道，
[1]
药、医药以及染料行业中被广泛应用 。然而，随 蚌埠八一化工厂 PNP 生产车间产生的废水中，PNP
着工业的快速发展，该类中间体用量的不断增加， 的质量浓度甚至高达 1 g/L。由于 PNP 具有高毒性

收稿日期：2022-12-17; 定用日期：2023-03-02; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221154
作者简介：张欣磊（1997—），男，硕士生，E-mail：15684736820@163.com。联系人：丁军委（1970—），男，教授，E-mail：djwnsfc@126.com。