[發明專利]一種碳納米管型吸附材料及其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110038542.8
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112774649A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 黃良仙;韓星星;牛育華;王榮;宋潔;韓玉英;陳莉君;李龍
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開一種碳納米管型吸附材料及其制備方法及應用，以聚乙烯醇、腐植酸鹽、碳納米管為原料，加入單體、交聯劑和引發劑，通過水溶液聚合而成，其中通過單體將聚乙烯醇與腐植酸和碳納米管交聯形成多孔結構水凝膠材料，在添加引發劑和交聯劑的情況下，快速聚合得到吸附材料，同時利用碳納米管的層狀結構和較大的比表面積，為污染物的吸附提供了結合場所，得到的該吸附材料為多孔結構，并且具有較大的比表面積，可循環使用，綠色環保。

技術領域

本發明屬于材料制備和環境科學技術領域，具體涉及一種碳納米管型吸附材料及其制備方 法及應用。

背景技術

碳納米管(CNT)主要是由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管，層與層之 間保持固定的距離，其具有較大的比表面積，可以為染料和金屬離子的去除提供充足的反應場 所。傳統吸附材料吸附容量和去除率低，選擇性差，大多不能重復使用，達不到實際生產對有 機染料和金屬離子去除的要求。并且傳統吸附材料的合成原料毒性大，合成方法復雜，合成工 藝技術要求和成本高。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種碳納米管型吸附材料及其制備 方法及應用，該碳納米管型吸附材料的原料易得，成本低，并且吸附容量和去除率高，制備工 藝簡單，反應條件要求低，可操作性強，對有機染料和金屬離子處理具有顯著的去除效果，可 滿足實際生產的要求。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種碳納米管型吸附材料，以聚乙烯醇、腐 植酸鹽、碳納米管為原料，加入單體、交聯劑和引發劑，通過水溶液聚合而成，其中聚乙烯醇、 腐植酸鹽、碳納米管和單體的質量比為(0.6-2)：(0.01-0.15)：(0.012-0.1)：(2-6)。

進一步的，所述腐殖酸鹽為腐植酸鈉或腐植酸鉀，所述單體為丙烯酸，所述交聯劑為N,N'- 亞甲基雙丙烯酰胺，引發劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。

本發明還提供一種碳納米管型吸附材料的制備方法，具體步驟如下：

S1將聚乙烯醇溶液、腐植酸鹽溶液、碳納米管水分散液在加熱條件下攪拌混合均勻，得 到體系A；

S2將交聯劑溶液加入單體溶液中，得到體系B；

S3將體系B和引發劑溶液滴入體系A中，滴加完畢進行第一次攪拌，第一次攪拌結束后 升溫進行第二次攪拌，得到第一前驅體；

S4對第一前驅體進行多次冷凍-解凍操作，凍干，得到碳納米管型吸附材料。

進一步的，步驟S1中，所述加熱溫度為50℃-60℃，所述攪拌的轉速為120r/min-160r/min。

進一步的，步驟S2中，所述交聯劑溶液的質量分數為0.2％-0.5％，所述單體為丙烯酸， 丙烯酸溶液的中和度為20％-60％。

進一步的，步驟S3中，所述引發劑溶液的質量分數為0.4％-1.0％，體系B的滴加速度為 3-5滴/s，引發劑的滴加速度為2-4滴/s。

進一步的，步驟S3中，第一次攪拌的時間為20min-40min，轉速為120r/min-160r/min； 所述升溫為升溫至70℃；第二次攪拌的時間為2h-4h，轉速為120r/min-160r/min。

進一步的，步驟S4中，進行冷凍-解凍處理時，所述冷凍在-4℃條件下冷凍6h-10h，所 述解凍在室溫條件下解凍6h-10h，冷凍-解凍處理的次數為3-5次。

本發明還提供一種碳納米管型吸附材料在去除有機染料和金屬離子污染物方面的應用。

進一步的，所述碳納米管型吸附材料吸附有機染料和金屬離子后在酸溶液或乙二胺四乙酸 溶液中進行脫附處理。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：