[發(fā)明專利]一種基于雙氧水廢水處理的活性碳基碳納米管的制備工藝

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110892322.1
• 申請(qǐng)日: 2021-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN113501598A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳攀;王影;陳振興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 岳陽(yáng)振興中順新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F9/04
• 分類號(hào): C02F9/04;C01B32/16;C01B32/168;B01J20/20;B01J20/30;C02F101/32
• 代理公司: 長(zhǎng)沙鑫澤信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43247
• 代理人: 李翠梅

本發(fā)明公開了一種基于雙氧水廢水處理的活性碳基碳納米管的制備工藝，屬于活性碳基碳納米管制備技術(shù)領(lǐng)域，該工藝包括以下步驟：將雙氧水生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多環(huán)蒽醌類的有機(jī)廢水通過活性炭A進(jìn)行過濾處理，得到濾液和活性炭B；取部分濾液，加入Fe(NO₃)₂，H₂O₂試劑；加入NaOH溶液，得到Fe(OH)₃的鐵泥；取剩余濾液B，使其在CO水超臨界體系下反應(yīng)，從而得到小分子有機(jī)物；將鐵泥和小分子有機(jī)物混合，形成固體混合物；將固體混合物和活性炭B混合，移至馬弗爐，得到含有活性炭基碳納米管的煤粉。本發(fā)明通過處理雙氧水廢水，然后利用雙氧水廢水中鐵、鈉離子和有機(jī)物以及處理過程中使用的活性炭反應(yīng)得到活性碳基碳納米管。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活性碳基碳納米管制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種基于雙氧水廢水處理的活性碳基碳納米管的制備工藝。

背景技術(shù)

雙氧水廢水是化學(xué)工業(yè)中產(chǎn)生量非常大的廢水之一，主要含蒽醌類的多環(huán)芳烴，因?yàn)樗y以高效處理，因此吸引了大量研究人員關(guān)注，F(xiàn)enton法處理工業(yè)廢水也是國(guó)際上處理廢水的主流方法，但處理過程中廢水中所含的有機(jī)物和鐵離子通常沒有被很好地利用而直接排放，為了在一定程度上避免資源的浪費(fèi)以及提倡綠色化學(xué)工藝，有必要設(shè)計(jì)更多回收并利用其中的鐵元素，利用NaOH將Fe³⁺離子沉淀下來(lái)，并作為后續(xù)碳納米管生長(zhǎng)的催化劑使用。

活性炭本身就是很好的多孔吸附材料，在廢水處理過程中主要用來(lái)吸附有機(jī)物，碳納米管的存在可以極大程度增加活性炭的吸附能力，當(dāng)碳納米管與活性炭結(jié)合在一起后，活性炭基碳納米管的吸附性能會(huì)顯著提升，活性炭基碳納米管吸附下來(lái)的有機(jī)物也可以作為碳納米管生長(zhǎng)的基底材料。

碳納米管因其獨(dú)特的一維結(jié)構(gòu)在力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)及吸附方面具有優(yōu)異的特性而被廣泛使用，但是因?yàn)槠鋬r(jià)格昂貴，所以它的大規(guī)模應(yīng)用市場(chǎng)也被限制。開發(fā)利用無(wú)法利用的廢水制備碳納米管的技術(shù)已成為碳納米材料領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的方向之一。

活性炭基碳納米管指的是以活性炭為基底生產(chǎn)的碳納米管，利用廢水中的小分子有機(jī)物作為碳源，利用芬頓試劑反應(yīng)過程中的鐵和沉淀鐵離子過程中鈉為催化劑，并使用過濾過程中的活性炭作為生長(zhǎng)基地來(lái)生長(zhǎng)碳納米管。

中國(guó)專利CN202010448273.8(申請(qǐng)?zhí)?、CN202010132264.8(申請(qǐng)?zhí)?分別利用價(jià)格低廉的煤或者甲烷為碳源制備碳納米管的工藝(或方法)，前者利用煤熱解產(chǎn)生的隨熱解氣帶出的硫氧化物被半焦吸收產(chǎn)生的噻吩類難降解氣體參與碳納米管生成，后者利用純凈的甲烷和CO₂重整過程中積碳的生成制造碳納米管，但是兩者都沒有對(duì)原料進(jìn)行前處理。中國(guó)專利CN200710198794.7(申請(qǐng)?zhí)?直接在碳表面生長(zhǎng)碳納米管，再在碳納米管的表面通過化學(xué)氣相沉積法負(fù)載鉑金納米催化劑的碳納米管電極的制造方法及碳納米管電極，但其制造成本較高，工藝較為復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境和設(shè)備的要求較高。

中國(guó)專利CN201210361045.2(申請(qǐng)?zhí)?同樣利用超臨界水氧化處理方法，其中提到了有機(jī)廢水依次經(jīng)高壓泵、預(yù)熱器，同時(shí)利用壓縮機(jī)分流通入氧氣進(jìn)入該氧化裝置，本專利使用了合成氣作為超臨界的氣源，但是超臨界完成之后在進(jìn)行氧化過程，依然把有機(jī)物徹底氧化了，對(duì)具有利用價(jià)值的有機(jī)物來(lái)說是一種資源的浪費(fèi)。

《芬頓試劑在廢水處理中的應(yīng)用》(2006)一文中提到了使用不同的處理方法如UV-Fenton試劑法、破乳-Fenton試劑法和、電Fenton法等處理工業(yè)廢水，使其COD大幅降解，但有機(jī)物完全礦化成CO₂和水。

《芬頓氧化/混凝協(xié)同處理焦化廢水生物出水的研究》一文中提到了使用芬頓試劑處理焦化廢水，欲解決COD和色度的達(dá)標(biāo)排放問題。但經(jīng)過2h的處理，COD去除率僅達(dá)到53％，處理效能較低的同時(shí)且用到了FeSO4、聚丙烯酰胺等試劑，這極大地提高了處理成本，性價(jià)比較低。