[發明專利]一種基于碳納米管的球形多孔吸附劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710022141.7
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106622177B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 盧月美;張夢
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明提供了一種碳納米管的球形多孔吸附劑及其制備方法與應用，其采用反相懸浮聚合法，經交聯劑和引發劑處理，使多壁碳納米管與β?環糊精復合后，再經高溫煅燒制備成基于碳納米管的球形多孔吸附劑。所得球形多孔吸附劑的粒徑為0.5~1.4 mm，比表面積為85.8~332.1 m²/g，孔的平均直徑為6.4~29.0 nm，總孔容為0.183~0.533 cm³/g，其對有機污染物4?氯苯酚具有較好的吸附性能，吸附量為56.7~105.2 mg/g，可用于作為廢水中4?氯苯酚的吸附材料。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，具體涉及一種基于碳納米管的球形多孔吸附劑及其制備方法與應用。

背景技術

環境中的酚主要來自煉焦、煉油、制取煤氣、制造酚及其化合物和用酚作原料的工業排放的含酚廢水和廢氣等。酚及其化合物是一種有毒性的物質，它們可經皮膚、粘膜、呼吸道和口腔等多種途徑進入人體，在體內與細胞中的蛋白質發生化學反應，使細胞失去活性，并且還侵犯神經中樞，刺激脊髓，最終將導致全身中毒。而不經處理的含酚廢水排入到自然環境中，酚便會揮發進入大氣或滲入地下，污染大氣、地下水和農作物，對生態環境和人的健康造成了嚴重的危害。目前處理含酚廢水的方法主要有化學法、生物法和物理法。其中化學處理法需要的反應試劑較多，運行費用高，并且存在二次污染的問題；生物法也有預處理要求高、經濟效益較差、污泥量大等缺點，而且微生物菌群對有毒物質有選擇性降解；物理法包括溶劑萃取法、吸附法等。從廢水處理效率和資源回收再利用方面考慮，吸附法是一種具有設備流程簡單、可實現廢水中有用資源有效回收利用、處理效果穩定、吸附量大的方法，在水體污染防治領域中有著重要的作用。因此，開發經濟有效的吸附劑去除廢水中的酚類有機物是當代環境工作者極為關注的重大問題之一。

目前用于去除廢水中的酚類有機污染物的吸附劑主要有黏土礦物類吸附劑，樹脂吸附劑，合成吸附劑，碳質吸附劑等。黏土礦物類吸附劑包括膨潤土、蒙脫石、凹凸棒土、硅藻等，它具有儲量大、價格低的優點。但是，它必須經過適當的預處理， 使吸附劑表面去質子化，活化吸附位點，改善吸附劑化學性能，才可更好的發揮其吸附性。此外，生產黏土礦物類吸附劑還存在產量低、品種少、安全性、二次污染等問題。樹脂吸附劑是一類多孔性的、高度交聯的高分子共聚物。它具有較大的比表面積和適當的孔徑，對有機污染物具有良好的選擇性。但是樹脂吸附劑的價格較貴，種類有限，吸附效果易受流速以及溶質濃度的影響。合成吸附劑一般是由兩種或者兩種以上的吸附材料合成。合成吸附劑能夠克服單一吸附材料的不足，能最大程度的發揮兩種材料的吸附性能，但是該類吸附劑對制備工藝的要求較高。碳質吸附劑包括活性炭、活性炭纖維、碳納米管等純碳結構的吸附劑，它們具有發達的孔隙結構、大的比表面積、優良的吸附性能和穩定的物理化學性質，被廣泛的用于吸附有機污染物。

普通的多孔碳的孔是由其自身的結構缺陷形成的，孔徑體系具有一定的隨意性。碳納米管是由石墨片圍繞同一中心軸按一定的螺旋角卷曲而成，能夠形成完整規則的孔隙結構。碳納米管的開口中空管腔（0.4~5 nm），管間的狹長孔隙（約0.4 nm）以及在管束之間所形成的堆積孔（約 100 nm）的存在給碳納米管提供了大量的吸附位點，能夠快速的吸附污染物。但是，碳納米管用于吸附廢水污染物后不易回收，損失較大。此外，碳納米管比表面活性較高、大的長徑比使得碳納米管很容易糾纏在一起形成較大的團聚體，極大地削弱了單根碳管所表現出的優異的吸附性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于碳納米管的球形多孔吸附劑及其制備方法與應用，其所得球形多孔吸附劑粒度分布均勻、吸附性能好、容易回收再利用，且其制備工藝簡單，有利于實現大批量連續制備。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案：

一種基于碳納米管的球形多孔吸附劑的制備方法，其包括如下步驟：