[發(fā)明專利]一種去除水中氯代有機(jī)物的磁性碳納米管的再生方法

有效

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• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103801276A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔春月;鄭慶柱;馬東
• 申請（專利權(quán)）人: 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J20/20;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及一種去除水中氯代有機(jī)物的磁性碳納米管的再生方法。

背景技術(shù)

多氯代有機(jī)物在諸多工業(yè)如化工、醫(yī)藥、制革、電子、農(nóng)藥等方面得到廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致大量含氯化合物及其合成過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物被排放到環(huán)境中。幾乎所有的氯代有機(jī)物都具有毒性，其中很多氯代有機(jī)物被認(rèn)為具有“致癌、致畸、致突變”（三致）效應(yīng)或可疑的三致效應(yīng)。因此，許多國家將氯代有機(jī)物作為環(huán)境優(yōu)先控制污染物加以控制。例如，在我國環(huán)境優(yōu)先污染物“黑名單”公布的58種有毒有機(jī)物中，氯代有機(jī)物達(dá)20多種。由于氯代有機(jī)物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，半衰期長，在自然環(huán)境中難以降解，一旦進(jìn)入環(huán)境將對人類及其生態(tài)環(huán)境造成長期威脅。因此，對氯代有機(jī)物的高效治理方法已成為水處理領(lǐng)域的熱點

吸附法具有簡單、快速、高效等優(yōu)點去除廢水中的有機(jī)物和無機(jī)物質(zhì)中廣泛應(yīng)用。不論是在技術(shù)上,還是在應(yīng)用范圍和處理規(guī)模上都發(fā)展很快,并取得了滿意的效果。

近年來，碳納米管作為一種新型的吸附材料，具有較大的比表面、表面活性高，且具有獨(dú)特的網(wǎng)狀的微孔通道，引起了研究者的高度重視。已有很多報道，碳納米管對廢水中有機(jī)物和無機(jī)物的吸附。如碳納米管的價格大幅度降低，環(huán)境應(yīng)用逐漸成為可能。碳納米管實際應(yīng)用中面臨的重要問題如下，首先，碳納米管粒徑小難分離，使運(yùn)行費(fèi)用增高；其次，碳納米管的價格貴，不回收重復(fù)利用，造成資源浪費(fèi)。

本技術(shù)是熱分解法制備磁性碳納米管，此磁性碳納米管具有高的比表面積、磁性好、吸收微波特性，適合用吸附-微波再生處理水中多氯代有機(jī)物。實現(xiàn)了有效地吸附處理水體中有機(jī)物，并磁分離技術(shù)回收碳納米管，并微波快速再生，重復(fù)利用數(shù)次性能穩(wěn)定，解決碳納米管實際應(yīng)用中費(fèi)用高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有氯代有機(jī)物去除效果不理想，使用的吸附材料難回收重復(fù)利用的問題，提供吸附能力強(qiáng)、容易磁分離回收，易快速微波再生吸附劑的方法。

本發(fā)明所述技術(shù)問題是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種去除水中氯代有機(jī)物的磁性碳納米管的再生方法，其特征在于該方法包括以下步驟，

步驟一：碳納米管制備：

將催化劑前驅(qū)和碳源（二茂鐵和二甲苯，0.45%Fe/C)混合溶液以0.08mL/min通入管式電爐中的玻璃管中，同時1000mL/min通入9:1的氬氣和氫氣混合氣體，在900℃下，反應(yīng)時間為2h，反應(yīng)結(jié)束后，將氬氣保護(hù)下冷卻至400℃，然后通入空氣自然冷卻至室溫，得到多壁碳納米管；

步驟二，碳納米管純化：

將4.0mol/L的HNO₃和2.0mol/L的H₂SO₄，1:1混合，制得混合酸液，將步驟一所制得的多壁碳納米管放入混合酸液中形成混合液，碳納米管和混酸質(zhì)量比例為1:20，在100℃下回流5h后，用0.45μm的微孔膜過濾，依次用超純水和無水乙醇各清洗數(shù)次，使得過濾物的pH值為中性，置于60℃的干燥箱中抽真空干燥8h，既得純化碳納米管樣品；

步驟三，碳納米管磁性修飾：

將步驟二所制得的純化碳納米管樣品與0.5mol/L?FeSO₄·7H₂O溶液按1:10混合，攪拌10min后,緩慢加入H₂O₂,，制得混合液，在80℃下回流4h后過濾,清洗直無色透明,制得獲得碳納米管表面負(fù)載氧化鐵的前軀體.將前軀體置于120℃下干燥2h。將該干燥后的前驅(qū)體放入石英舟中，通入氮?dú)?在600℃下進(jìn)行熱分解2h，得到磁性碳納米管，保存?zhèn)溆茫?/p>

步驟四，去除水中氯代有機(jī)物和碳納米管磁分離回收：

將步驟三所制得的磁性碳納米管放入氯代有機(jī)物溶液進(jìn)行吸附（質(zhì)量比為100：2～10）,在25℃下轉(zhuǎn)速為180rpm恒溫振蕩2h至吸附平衡，磁分離回收碳納米管，完成去除水中氯代有機(jī)物和吸附劑回收，計算其吸附量；

步驟五，磁性碳納米管的再生：

將步驟四種吸附有氯代有機(jī)物磁性碳納米管從水中分離，并置于密閉的石英微波反應(yīng)器內(nèi)再生。

所制備碳納米管采用催化裂解法，催化劑前驅(qū)和碳源為二茂鐵和二甲苯(0.45%Fe/C)混合溶液，900℃下催化裂解法制得。