[發明專利]一種負載納米多元金屬的炭材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310730368.9
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103706805A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 徐劍暉;趙建樹
• 申請（專利權）人: 徐劍暉;趙建樹
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;C02F1/28;C02F1/70;C02F1/50;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 蔡巖巖

技術領域

本發明涉及炭材料技術領域，特別涉及一種負載納米多元金屬的炭材料的制備方法，該炭材料可用于凈化水資源。

背景技術

水是生命之源，人類離開了水便無法生存。隨著社會經濟的發展和生活水平的不斷提高，人們對飲用水的要求也不斷提高。但是，據《中青報》2012年5月報道，中國約有3億農村人口和5千萬城市人口的飲用水目前還達不到安全標準。《2010年中國農村貧困監測報告》顯示，截止2009年，飲用自來水的農戶僅占全部農戶的32%，其余直飲水源的農戶均存在不同程度的健康問題。由于農村無集中供水，再加上工礦企業導致的水源污染以及政府在飲水安全性宣傳力度的不足，致使農村介水傳染疾病頻發。由于農村改水、飲水、集中供水工程需逐步完成，從集中供水端或用戶終端對飲用水進行安全保障目前不失為一種可行、廉價且高效的途徑。

納米金屬是將粒徑做到納米級或亞微米級的金屬單質，納米金屬粒徑大多在25-200nm之間，研究發現，金屬在納米狀態下的化學反應活性及殺菌能力產生了質的飛躍。以納米銀、納米銅為例，極低含量的納米銀、銅可產生強大的殺菌作用，可在數分鐘內殺死650多種細菌，對大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數十種致病微生物都有強烈的抑制和殺滅作用，而且不會產生耐藥性。動物試驗表明，這種納米單質銀、銅即使使用量達到標準劑量的幾百倍，受試動物也無中毒表現。此外，以納米單質鐵、鋅為例，納米零價鐵、鋅具有極強的化學還原能力，可將毒性強、溶解度高的高價態重金屬化合物迅速還原成毒性低、溶解度低的低價態重金屬化合物。研究發現，納米金屬粒徑越小，比表面積越大，化學還原性能、殺菌性能越強。然而，由于納米尺寸的金屬顆粒具有較高的表面能，很容易發生聚集，從而降低其反應活性與殺菌能力，所以如何保持其穩定性依舊是比較困難的問題。此外，納米金屬顆粒難以從水中分離致使其在水處理的應用中舉步維艱。

炭材料廣泛用于環保行業，其具有比表面積大、孔隙率高、吸附性強、化學穩定性好、導電等優點，目前已用于水資源的凈化領域。若能將納米多元金屬有效地負載于炭材料上，既可防止納米金屬的聚集也可使納米金屬易于從水中分離，從而能夠得到一種兼具炭材料和納米金屬優點的凈水材料。

發明內容

本發明的目的是提供一種可將納米多元金屬有效地負載于碳材料上的方法。

為實現上述目的，本發明提供了這樣一種負載納米多元金屬的炭材料的制備方法，其特征在于：將炭材料加入去離子水中，并加入銀、銅、鋅和鐵的有機或無機化合物中的至少兩種，混合均勻后浸泡1～24h，然后在惰性氣體、還原性氣體或真空環境中進行150-1200℃熱處理；所述炭材料為顆粒活性炭、粉末活性炭、竹炭、稻殼炭、碳納米管、碳納米纖維或人造石墨。

所謂還原性氣體是指在空氣中能被氧化的氣體，如氫氣、一氧化碳等。

進一步地，混合之前先向去離子水中加入絡合劑。

進一步地，所述絡合劑為氨水、甲殼素、聚氨基葡萄糖、檸檬酸鈉、L-賴氨酸、絡氨酸、十二烷基硫酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙烯油胺。

有益效果：

?????????1、本發明提供的負載納米多元金屬的炭材料的制備方法工藝簡單，易操作，無需投加還原試劑，零廢水排放，無污染。

2、采用本發明的方法制備負載納米多元金屬的炭材料，能將負載其上的納米金屬的直徑控制在50-1000nm之間，該材料既能還原吸附水中的重金屬、微量有機物又能高效地殺滅水中細菌及病毒。與現有技術中簡單吸附有金屬顆粒的炭材料所不同的是，該負載納米多元金屬的炭材料中的金屬顆粒牢牢附著在炭材料的表面及微孔中，附著力極強，在水中的釋放率極低，參照GBT17219《生活飲用水輸配水設備及防護材料衛生安全評價規范》中記載的檢測方法對其進行衛生安全性檢測，檢測結果為：鐵的浸泡溶出量小于0.02mg/l，銅的溶出量小于0.017mg/l，鋅的溶出量小于0.015mg/l，銀的溶出量小于0.003mg/l，均達到浸泡試驗基本項目的衛生要求，符合《規范》中對飲用水處理材料的要求，因此使用該材料凈化后的飲用水直接飲用對身體不會造成任何危害。故采用本發明的方法制備得到負載納米多元金屬的炭材料可用于飲用水的凈化處理，使用方法可以是以該負載納米多元金屬的炭材料為核心濾料，將其裝填入微孔過濾器中作為凈水器使用。若用戶可飲用自來水，此凈水器可與自來水龍頭相連；若用戶無集中供水，此凈水器可與桶裝原水相連。