[發明專利]一種高效去除水中重金屬離子和有機物的方法

有效

• 申請號: 201710163642.7
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN106830168B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 姜麗麗;于海濤;侯新剛
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/48;B01J20/22;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種高效去除水中重金屬離子和有機物的方法，涉及水處理技術，將純化碳納米管在無水乙醇中超聲分散后與含有氧化石墨烯的無水乙醇分散液混合超聲，然后抽濾、干燥制得氨基和硫醇基修飾氧化石墨烯/碳納米管復合材料。將以上復合材料分散在含有無水乙醇、乙酸、丙酮、3?巰丙基三甲氧基硅烷的混合溶液中，通氮氣保護，反應后抽濾分離干燥后，再分散到無水乙醇溶液中，在氮氣保護下加入聯氨，反應后經水和無水乙醇洗滌，真空干燥后得到氨基和硫醇基修飾的石墨烯/碳納米管復合材料，在外加磁場的作用下，將復合材料放入含有重金屬離子與有機物的循環水中進行吸附。

技術領域

本發明屬水處理技術領域，具體涉及去除水中重金屬離子和有機物的技術。

背景技術

日本電鏡學家 Iijima S與英國曼徹斯特大學的兩位科學家Andre Geim、Konstantin Novoselov分別于1991年和2004年首次發現碳納米管和石墨烯兩種新型的碳材料，該種新型碳材料以獨特的空間結構、優異的導電性、較大比表面積、較輕的質量密度以及和污染物分子之間較強作用迅速引起國內外各領域學者的廣泛關注。但碳納米管和石墨烯表面具有疏水性以及高的表面能，相互之間易團聚纏繞折疊，不易溶于各類溶劑，因此應用受到了極大限制。為了改善兩種新型碳材料的分散性同時提高其應用能力，一般采用化學修飾和物理吸附方法。化學改性由于可極大提高其分散能力，并完整保留其力學、電學等性能，因此受到廣泛關注。而物理吸附表面吸附的有機高分子、生物大分子容易脫落，熱穩定性差。另磁場在水處理中也具有很重要的作用。例如在外加磁場下，可以對所處理的水進行殺菌而對水不產生任何毒害。還具有投資少、應用方便、運行費用低等優點。基于以上考慮，將氧化石墨烯與碳納米管首先制備成復合材料，然后在其表面引入氨基和硫醇基兩種官能團，既可以提高材料的分散性，又提高其基團引入率。然后在加磁場的作用下，將該復合材料投入到循環水中進行吸附實驗。證明外加磁場與復合材料在吸附過程中存在有協同作用。

專利[CN104250005A]公開了一種氨基化石墨烯氣凝膠的制備方法與應用，將氧化石墨烯分散液與胺類水溶性化合物均勻混合得到氧化石墨烯混合液，將氧化石墨烯混合液在無氧條件下用高能射線照射進行輻照反應得到氨基修飾石墨烯水凝膠，冷凍干燥或超臨界二氧化碳干燥即得石墨烯氣凝膠，該種材料多孔且結構均勻，可用于有機溶劑的吸附。專利[CN101774573]公開了一種利用超臨界反應釜加入乙二胺在溫度是340～350℃，壓力是6～11MPa得到氨基化后的碳納米管，提高氮官能團的引入效率。文獻[A Santhana KrishnaKumar, Shiuh-Jen Jiang, Wei-Lung Tseng, Facile synthesis and characterizationof thiol-functionalized graphene oxide as effective adsorbent for Hg(II),Journal of Environmental Chemical Engineering, 2016, 4 (2): 2052-2065.]報道了用硫醇基修飾的石墨烯材料，且將該種材料用于二價汞離子去除，結果良好。

目前鮮有報道磁場與吸附劑協同作用的研究，大部分報道的是石墨烯/碳納米管復合材料的改性，但改性方法復雜、引入官能團效率低、功能化程度不高等。此外由于引入官能團效率低，同樣存在石墨烯/碳納米管復合材料表面活性基團少、吸附能力弱等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效去除水中重金屬離子和有機物的方法。

本發明是一種高效去除水中重金屬離子和有機物的方法，其步驟為：

(1)將碳納米管分散到混和酸溶液中，60～80℃下反應1～3小時，隨后過濾洗滌，80～120℃干燥8~12h，獲得純化后碳納米管；