[發明專利]一種鎢基氧化物/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用

在審

• 申請號: 202110554712.8
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113307326A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 周文武;李桂琴;林鶴;葉劍勇;陳龍;余丹霞;彭榮;劉越;陳偉凡
• 申請（專利權）人: 江西善拓環境科技有限公司;南昌大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/28;B01J23/30;B01J32/00;C02F101/20;C02F101/30;C02F103/16
• 代理公司: 南昌豐擇知識產權代理事務所(普通合伙) 36137
• 代理人: 吳稱生

1.一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于該復合水溶膠由納米W₁₈O₄₉，氧化石墨烯(GO)和羧基化碳納米管(CNTs-COOH)復合而成，其中納米W₁₈O₄₉與碳基材料GO和CNTs-COOH的質量比為20：1～5：1，而GO和CNTs-COOH的質量比為8:1～4:1；應用于吸附回收廢水中的稀土離子和重金屬離子以及光催化降解有機污染物。

2.一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于該復合水溶膠按照下述步驟依次進行制備：

步驟一：制備羧基化碳納米管(CNTs-COOH)；

步驟二：制備納米W₁₈O₄₉；

步驟三：配制成一定質量濃度的GO水溶膠；

步驟四：配置W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH復合水溶膠。

3.根據權利要求2所述的一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于：步驟一中，按質量比1:73稱取硝酸鉀到濃硫酸溶液，攪拌30min，置于油浴鍋加熱到70℃，接著把碳納米管加入混合溶液，處理7h后，將碳納米管洗滌干凈，放入60℃的烘箱，烘干后取出即可獲得CNTs-COOH。

4.根據權利要求2所述的一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于：步驟二中，按照Na₂WO₄·2H₂O與H₂C₂O₄·2H₂O摩爾比例為1:2，稱取一定量的二水鎢酸鈉和二水合草酸，在行星球磨機中球磨時間為1～4h，制備WO₃·2H₂O前驅體，將所得產物置于管式爐，在500～700℃氮氫(V_N2:V_H2＝5％:95％)混合氣氛下，煅燒還原3～6h，即得到納米W₁₈O₄₉。

5.根據權利要求2所述的一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于：步驟三中GO水溶膠的配制濃度為0.1～4.0mg/mL。

6.根據權利要求2所述的一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于：步驟二中，按照設定的質量比，稱取一定質量比的W₁₈O₄₉和CNTs-COOH，然后加入含有相應質量的GO水溶膠中，磁力攪拌30min，然后超聲分散得到均勻穩定的W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH復合水溶膠。

7.根據權利要求1所述的一種W₁₈O₄₉/碳基納米復合水溶膠的制備及其在廢水處理中的應用，其特征在于：按照下述步驟依次進行。步驟a:取適當體積的W₁₈O₄₉/GO/CNTs-COOH復合水溶膠到鋪滿中空纖維管的池子。GO片徑大于管中空纖維管管壁上的孔徑，因此，不能通過中空纖維管，由于納米W₁₈O₄₉被包覆于氧化石墨烯和碳納米管構成的三維結構里，也不能通過中空纖維管。通入工業廢水與復合水溶膠在池中混合攪拌，廢水中的稀土離子、重金屬離子等金屬離子迅速被氧化石墨烯吸附。在太陽光的輻照下，工業廢水中的部分有機物，如浮選劑、萃取劑、有機染料等將被光催化有效降解。步驟b:待吸附達到平衡，通過中空纖維管抽濾裝置可以抽出大部分處理得到的清液，復合水溶膠在中空纖維管外聚沉、濃縮，再向池中通入工業廢水，繼續光照和攪拌，吸附再次達到平衡時重復上述操作。步驟c:待復合水溶膠吸附飽和，向池里加入小體積(V_{(工業廢水)}：V_{(酸性脫附液)}＝50:1)且濃度大于0.2M的酸性溶液(硝酸或鹽酸)中，稀土離子、重金屬離子從氧化石墨烯上脫附，氧化石墨烯基復合膠體再生。