[發(fā)明專利]一種陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113083262B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡子田;李蕾蕾;吳功松
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市中科納米科技有限公司
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/20;B01J20/08;B01J20/06;B01J20/02;C04B41/00;C02F1/28;B01J23/745;B01J23/755;B01J27/224
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 尹凡華

本發(fā)明屬于污水處理材料領(lǐng)域，公開了一種陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該陶瓷復(fù)合材料，包括多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷，以及嵌入所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷中的碳納米管。多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷與碳納米管的質(zhì)量比為(40?60)：1。該陶瓷復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使得碳納米管對有毒有害物質(zhì)，例如微囊藻毒素類物質(zhì)具有良好的吸附能力。與傳統(tǒng)的粘土礦物等吸附材料相比，該陶瓷復(fù)合材料對微囊藻毒素類物質(zhì)的吸附量是粘土礦物的4倍以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理材料領(lǐng)域，特別涉及一種陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

世界上湖泊藍藻水華發(fā)生的頻率與嚴(yán)重程度呈現(xiàn)迅猛增長的趨勢，發(fā)生的地點遍布全球各地。例如，歐洲、非洲、北美洲和南美洲分別有53％、28％、48％和41％的湖泊存在不同程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

藍藻水華所帶來的最主要危害之一是釋放多種藻毒素，其中微囊藻毒素(MC)是分布最廣泛、量最大和造成危害最嚴(yán)重的藻毒素。因為微囊藻毒素具有環(huán)狀和雙鍵的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，難于生物降解，在天然水體中一般可持續(xù)數(shù)周到數(shù)月。

雖然國外報道活性炭和不同粘土礦物等吸附材料對微囊藻毒素有吸附能力，但因微囊藻毒素的正辛醇/水分配系數(shù)隨pH的上升而迅速降低。在暴發(fā)水華時的高pH(pH8)條件下，這些吸附材料對微囊藻毒素的吸附能力顯著降低。

因此，亟需提供一種吸附材料，該材料對藍藻水華中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)具有良好的吸附能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種陶瓷復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，所述陶瓷復(fù)合材料是一種吸附材料，對有毒有害物質(zhì)具有良好的吸附作用，特別是對藍藻水華中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)(例如微囊藻毒素類物質(zhì))具有良好的吸附作用。

本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思為：本發(fā)明提供一種陶瓷復(fù)合材料，包含具有多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷，以及嵌入陶瓷的孔中的碳納米管，碳納米管的管狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積使陶瓷復(fù)合材料能吸附更多的藍藻水華中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，例如微囊藻毒素類物質(zhì)，且吸附速度和吸附量可根據(jù)碳納米管形貌調(diào)整。碳納米管組成元素為碳元素，穩(wěn)定性強，耐酸堿水質(zhì)；多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷使碳納米管保持穩(wěn)定狀態(tài)的分散，與藍藻水華中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，例如微囊藻毒素，更好地接觸，從而使得本發(fā)明所述的瓷復(fù)合材料對有毒有害物質(zhì)具有良好的吸附作用。

本發(fā)明的第一方面提供一種陶瓷復(fù)合材料。

具體的，一種陶瓷復(fù)合材料，包括多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷，以及嵌入所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷中的碳納米管。

優(yōu)選的，所述陶瓷復(fù)合材料中，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷與碳納米管的質(zhì)量比為(40-60)：1；進一步優(yōu)選的，所述陶瓷復(fù)合材料中，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷與碳納米管的質(zhì)量比為(45-55)：1；更優(yōu)選的，所述陶瓷復(fù)合材料中，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷與碳納米管的質(zhì)量比為50：1。

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的形狀為球狀。

優(yōu)選的，所述陶瓷只要能形成多孔結(jié)構(gòu)即可。

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷選自氧化鋁陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化鋯陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷或四氮化三硅陶瓷中的至少一種

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔隙率為40-90％；進一步優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔隙率為50-80％。合適的所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔隙率可使得碳納米管均勻的負(fù)載在陶瓷的孔中，從而有助于對有毒有害物質(zhì)的吸附。

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的尺寸為0.5-200μm；進一步優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的尺寸為1-100μm。

優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔徑的尺寸為70-120nm；進一步優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔徑的尺寸為90-110nm；更優(yōu)選的，所述多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷的孔徑的尺寸為95-100nm。