[發明專利]一種去除水中氯代有機物的磁性碳納米管的再生方法

有效

• 申請號: 201410056368.X
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103801276A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 崔春月;鄭慶柱;馬東
• 申請（專利權）人: 青島農業大學
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J20/20;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明專利涉及一種去除水中氯代有機物的磁性碳納米管的再生方法。

背景技術

多氯代有機物在諸多工業如化工、醫藥、制革、電子、農藥等方面得到廣泛應用，導致大量含氯化合物及其合成過程中產生的中間產物被排放到環境中。幾乎所有的氯代有機物都具有毒性，其中很多氯代有機物被認為具有“致癌、致畸、致突變”（三致）效應或可疑的三致效應。因此，許多國家將氯代有機物作為環境優先控制污染物加以控制。例如，在我國環境優先污染物“黑名單”公布的58種有毒有機物中，氯代有機物達20多種。由于氯代有機物結構穩定，半衰期長，在自然環境中難以降解，一旦進入環境將對人類及其生態環境造成長期威脅。因此，對氯代有機物的高效治理方法已成為水處理領域的熱點

吸附法具有簡單、快速、高效等優點去除廢水中的有機物和無機物質中廣泛應用。不論是在技術上,還是在應用范圍和處理規模上都發展很快,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，且具有獨特的網狀的微孔通道，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物和無機物的吸附。如碳納米管的價格大幅度降低，環境應用逐漸成為可能。碳納米管實際應用中面臨的重要問題如下，首先，碳納米管粒徑小難分離，使運行費用增高；其次，碳納米管的價格貴，不回收重復利用，造成資源浪費。

本技術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物。實現了有效地吸附處理水體中有機物，并磁分離技術回收碳納米管，并微波快速再生，重復利用數次性能穩定，解決碳納米管實際應用中費用高的問題。

發明內容

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

本發明所述技術問題是由以下技術方案實現的：

一種去除水中氯代有機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，反應時間為2h，反應結束后，將氬氣保護下冷卻至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。將該干燥后的前驅體放入石英舟中，通入氮氣,在600℃下進行熱分解2h，得到磁性碳納米管，保存備用；

步驟四，去除水中氯代有機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物溶液進行吸附（質量比為100：2～10）,在25℃下轉速為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物磁性碳納米管從水中分離，并置于密閉的石英微波反應器內再生。

所制備碳納米管采用催化裂解法，催化劑前驅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。