[發(fā)明專利]納米復(fù)合材料及其制備方法和水處理的制劑、方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110177761.0
• 申請日: 2011-06-28
• 公開（公告）號: CN102849675A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方英;張濤;李紅變
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: B82Y30/00
• 分類號: B82Y30/00;B82Y40/00;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;周建秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含活性炭的納米復(fù)合材料。特別地，本發(fā)明涉及一種含活性炭和硒納米顆粒的納米復(fù)合材料及其制備方法，本發(fā)明進(jìn)一步涉及含有上述含活性炭納米復(fù)合材料的水處理的制劑，本發(fā)明更進(jìn)一步涉及使用含該水處理劑進(jìn)行水處理的方法及水處理的裝置。

背景技術(shù)

純凈的水是人類生存必不可少的資源，但是由于空間分布不平衡、生活浪費(fèi)等因素，全球60％的地區(qū)供水不足。并且隨著人類活動的加劇，各種工業(yè)廢水、農(nóng)藥等有毒物質(zhì)被排入江河湖海，污染了我們有限的水資源。因此各國政府不斷立法保護(hù)本國水資源，并開發(fā)水處理劑以滿足污水處理和人們生活用水的需求。

目前市場上用于水處理的活性炭材料，其作用原理主要是通過物理吸附作用的方式將污染物與水進(jìn)行分離。但采用活性炭為水處理劑，存在一些問題，如活性炭的吸附量與成本的比值還需進(jìn)一步提高，且其吸附為物理吸附，容易在吸附過程中脫附，造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有活性炭水處理劑的吸附量與成本的比值低、其吸附為物理吸附，容易造成二次污染的不足，本發(fā)明提供一種吸附量大、能同時吸附多種重金屬的含活性炭的納米復(fù)合材料。

本發(fā)明提供一種含活性炭的納米復(fù)合材料，該納米復(fù)合材料含有活性炭和硒納米顆粒。

本發(fā)明提供一種含活性炭的納米復(fù)合材料的制備方法，該方法包括在負(fù)價硒化合物氧化為單質(zhì)硒的條件下和氧化劑存在下，使活性炭與負(fù)價硒化合物接觸；或者在正價硒化合物還原為單質(zhì)硒的條件下和還原劑存在下，使活性炭與正價硒化合物相接觸。

本發(fā)明提供了另一種含活性炭的納米復(fù)合材料的制備方法，該方法將活性炭與硒納米顆粒分散液混合均勻。

本發(fā)明還提供了上述方法制備的含活性炭的納米復(fù)合材料。

本發(fā)明提供了一種水處理的制劑，該制劑含有上述含活性炭的納米復(fù)合材料。

本發(fā)明提供了一種水處理的方法，該方法包括使上述含活性炭的納米復(fù)合材料與水接觸。

本發(fā)明提供了一種水處理的裝置，該裝置包括水處理劑和用以裝載水處理劑的容器，所述水處理劑含有上述含活性炭的納米復(fù)合材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)由于活性炭和硒納米顆粒比表面積大，硒納米顆粒能與多種重金屬形成穩(wěn)定的硒化物，因此所制備的含活性炭的納米復(fù)合材料具有吸附能力高、對重金屬吸附穩(wěn)定、無二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

(2)由于含活性炭的納米復(fù)合材料的吸附量大，因此較小的用量即可獲得較好的處理效果，由此可以將其制成小體積易攜帶、使用簡便的水處理裝置。

(3)本發(fā)明的含活性炭的納米復(fù)合材料可以直接作為凈化柱填料，實(shí)現(xiàn)含活性炭納米復(fù)合材料與待處理液的充分接觸，從而實(shí)現(xiàn)高效、自動化的批量水處理。

(4)本發(fā)明提供的優(yōu)選的含活性炭的納米復(fù)合材料中的硒納米顆粒與活性炭具有高的結(jié)合強(qiáng)度，即使在超聲條件下也不會從活性炭表面脫落。這樣可以防止硒納米粒子從活性炭上脫落，引起對水的二次污染。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1制備的含活性炭的納米復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片。

圖2是實(shí)施例1制備的含活性炭的納米復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡照片。

圖3是實(shí)施例1制備的含活性炭的納米復(fù)合材料作為凈化柱填料的照片。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的含活性炭的納米復(fù)合材料，包括活性炭和硒納米顆粒。

盡管各種能使硒納米顆粒與活性炭復(fù)合的硒納米顆粒與活性炭的質(zhì)量比可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，優(yōu)選情況下，所述活性炭與所述含硒化合物中硒元素的質(zhì)量比為1∶1到100∶1。進(jìn)一步優(yōu)選情況下，所述活性炭與所述含硒化合物中硒元素的質(zhì)量比為2∶1到20∶1。

根據(jù)本發(fā)明，盡管各種形式的含活性炭的復(fù)合納米材料都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，只要其中同時存在硒納米顆粒和活性炭即可，硒納米顆粒和活性炭之間可以存在物理作用和/或化學(xué)作用，具體的例如可以為硒納米顆粒可以以鍵合方式附著于活性炭上，也可以為硒納米顆粒通過物理作用附著在活性炭上。由于活性炭為多孔結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，優(yōu)選所述硒納米顆粒附著在所述活性炭的表面和/或所述活性炭的孔隙內(nèi)部。

盡管各種結(jié)合力的含活性炭的納米材料可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，但優(yōu)選情況下，在100W超聲條件下，超聲10min，通過掃描電子顯微鏡Hitachi?S4800FESEM觀察，所述活性炭上的硒納米粒子超聲后粒子脫落率＜1重量％。這樣可以防止長期使用后硒納米粒子從活性炭上脫落，導(dǎo)致對水體造成二次污染。