[發明專利]芬頓試劑法制備磁性碳納米管吸附劑的方法無效

申請號：	201110116089.4	申請日：	2011-05-06
公開（公告）號：	CN102179229A	公開（公告）日：	2011-09-14
發明（設計）人：	馬杰;周露;陳君紅;袁志文	申請（專利權）人：	同濟大學
主分類號：	B01J20/00	分類號：	B01J20/00;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28
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摘要：
搜索關鍵詞：	試劑法制磁性納米吸附劑方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于環境納米新功能材料技術領域，具體涉及一種芬頓試劑法制備磁性碳納米管吸附劑的方法。

背景技術

隨著我國印染工業和化學工業的快速發展，目前每年大約有6~7億噸印染廢水排入環境中，染料廢水已成為環境重點污染源之一。染料行業品種繁多，工藝復雜，染料廢水具有組分復雜、色度高、COD和BOD濃度高、懸浮物多、水質及水量變化大、難降解物質多等特點，是較難處理的工業廢水之一。偶氮染料是印染工藝中應用最廣泛的一類合成染料，用于多種天然和合成纖維的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡膠等的著色。在一定條件下，它能分解產生20多種致癌芳香胺，經過活化作用改變人體的DNA結構引起病變和誘發癌癥。由此降解、消除染料廢水中的偶氮染料對于保護水環境和人體健康具有重大的意義。染料廢水一般具有復雜的芳環結構，難于直接生物降解，往往要結合其他處理方法如吸附、化學氧化等進行綜合處理。其中吸附法具有成本低，效率高，簡單易操作并對有毒物質不敏感等優點，而被認為優于其他的染料廢水處理技術。

碳納米管（CNTs）作為一種新型的吸附材料，具有比表面積大、吸附容量大的優點，引起了人們廣泛的關注。近年來，研究者們或直接將碳納米管作吸附劑或作載體研究了其對染料廢水中有機物和無機物的吸附。吸附劑的固體顆粒物，除結構因素外，粒徑越小、比表面積越大，性能越好，但粒徑越小越難分離，使運行成本增高，并造成資源浪費。磁分離技術作為一種高效、快速、經濟的分離磁性材料的方法，已廣泛應用于礦業、微生物學、環境保護等領域，采用磁分離技術從水體中分離細小碳納米管具有成本低，操作簡單等優點。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種芬頓試劑法制備磁性碳納米管吸附劑的方法，本發明采用低成本、常規試劑雙氧水對于碳納米管進行表面氧化修飾處理，然后將改性后的碳納米管粉末進行Fe₂O₃雜化負載處理，充分利用碳納米管表面獨特的物理、化學特性，同時將磁分離技術應用于碳納米管吸附研究中，開發出新型可磁性分離的偶氮染料的快速吸附材料。將采用新工藝改性后的碳納米管作為去除水溶液中偶氮染料的吸附材料，試驗結果顯示：采用目前新工藝改善了其在水溶液中的疏水性，改性后的材料對水溶液中的偶氮染料具有快速吸附和富集性能。

本發明提出的芬頓試劑法制備磁性碳納米管吸附劑的方法，具體步驟如下：

（1）稱取一定量碳納米管，超聲分散在蒸餾水中。

（2）添加二價鐵鹽至碳納米管分散性溶液中，磁力攪拌，讓碳納米管表面吸附二價鐵離子達到最大吸附平衡，碳納米管和二價鐵鹽質量比為0.5：1~10：1。

（3）在磁力攪拌下，將濃度為30%的雙氧水以一定速度緩慢滴加至碳納米管分散溶液中，回流反應，然后過濾、水洗、真空干燥，得到碳納米管均勻負載磁性氧化鐵的前軀體。

（4）將前軀體在保護氣氛下，450℃熱處理，即制得磁性碳納米管吸附劑。

本發明中，步驟(1)所用碳納米管為純化多壁碳納米管，管徑為8nm~50nm，管長為1.0μm~1.0mm。

本發明中，步驟(2)中所述二價鐵鹽為硫酸亞鐵，氯化亞鐵或硝酸亞鐵等中任一種。

本發明中，步驟(3)中雙氧水溶液滴加速度為0.1mL/min~10mL/min，回流反應溫度為50℃~100℃，回流反應時間為2-10小時。

本發明中，步驟(4)中保護氣氛為氮氣或者氬氣等惰性氣體。

利用本發明方法得到的磁性碳納米管吸附劑具有吸附水溶液中染料的吸附性能。所述染料包括亞甲基藍，甲基橙或中性紅等中任一種。本發明所得的吸附劑吸附水中染料的吸附性能的測試方法為：利用紫外可見分光光度計針對染料溶液不同的濃度進行吸光度的測量，用測量后數據繪制標準曲線，從而測定水中染料的濃度。

本發明的優點在于：

（1）采用綠色化學試劑芬頓試劑在碳納米管表面負載磁性氧化鐵，充分利用碳納米管表面獨特可修飾的物理、化學特性，使其對水溶液中偶氮染料具有良好的吸附和富集特性。