[發(fā)明專利]一種碳納米管強化無機吸附劑、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111345537.8
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113908805B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 閆姝;任曉琦;黃凱;馮雪;都興紅;邢鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 劉秋彤

本發(fā)明公開了一種碳納米管強化無機吸附劑、制備方法及其應(yīng)用，所述的碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑粒徑尺寸在50μm?2000μm，尺寸可控，以非晶結(jié)構(gòu)為主，具有高效吸附效果，所述的制備方法包括堿激發(fā)溶液的配置、含有碳納米管的堿激發(fā)溶液配置、粉煤灰和礦渣的混合預(yù)處理、碳納米管/無機漿料的配置、復(fù)合漿料的球形化過程和球形吸附劑的去堿處理過程。本發(fā)明解決了含有碳納米管的無機球形吸附劑的低溫制備問題，獲得了一種高效吸附的球形吸附劑，提高了其吸附性能，也實現(xiàn)了粉煤灰、礦渣等固廢的回收利用及多組分廢水的吸附處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑的制備方法，尤其涉及一種引入碳納米管提高吸附劑吸附效率，以及攪拌成形化過程，實現(xiàn)球形吸附劑的快速制備及對吸附劑粒徑的有效控制，制備的碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑材料，屬于功能化無機吸附材料的綠色制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前的工業(yè)發(fā)展伴隨而來的就是工業(yè)固廢、污水、廢氣排放導(dǎo)致的環(huán)境問題，農(nóng)業(yè)、印料業(yè)、冶金工業(yè)、造紙工業(yè)等產(chǎn)業(yè)是工業(yè)污水排放的主要來源，治理不當便會引發(fā)人力、財力方面的成本損失。冶金工業(yè)中的焦化廢水含有氨氮化合物和酚類，其中氨氮化合物化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易在空氣中發(fā)生反應(yīng)生成有毒氣體。由此可見，廢水處理與否，極大程度關(guān)乎環(huán)境好壞以及人類健康。常用的廢水處理方法中的吸附法具有成本低、去除效率高等優(yōu)點，在實際污水處理中具有較高的應(yīng)用價值。

碳納米管(CNTs)作為碳的同素異形體具有特殊性能而備受關(guān)注。CNTs由于具有高比表面積、高孔隙率、高疏水性等特點，已成為一種優(yōu)異的增強體材料，常用于導(dǎo)熱體、陶瓷、儲能材料、生物應(yīng)用、空氣和水過濾等方面。對CNTs進行功能化改性可有效提高其在聚合物基體中的分散性，通過增大吸附面積與吸附位點增強其作為復(fù)合材料的吸附能力。

因此，將碳納米管引入到無機聚合物中，并在有機溶液中固化成型，實現(xiàn)納米管強化的無機聚合物材料的球形化過程，實現(xiàn)球形吸附劑的快速制備及對吸附劑粒徑的有效控制，獲得碳納米管強化的無機聚合物球形吸附劑，實現(xiàn)對污水中污染物的高效快速去除。制備的球形吸附劑粒徑可控、尺寸可調(diào)，制備流程簡單容易操作，適合大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對碳納米管強化的無機聚合物球形吸附劑的制備困難，以及礦渣、粉煤灰等廢渣粉體的高值利用問題，提供了一種通過反應(yīng)過程中添加碳納米管的方式，借助復(fù)合漿料在有機溶劑中的輔助球形成型工藝，提出了合成一種碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑的新工藝。利用礦渣、粉煤灰與堿溶液的反應(yīng)特性及吸附特性，通過在合成過程中加入碳納米管的形式，以及在有機溶液中旋轉(zhuǎn)固化，實現(xiàn)了碳納米管的原位引入及后續(xù)復(fù)合漿料的球形化，克服了無機聚合物球形化和低密度的制備難題，提供了一種碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明利用碳納米管的吸附特性及微觀納米二維結(jié)構(gòu)特性，通過控制碳納米管的引入形式，將碳納米管引入無機聚合物漿料中，并通過在聚乙二醇溶液中旋轉(zhuǎn)球形化過程，實現(xiàn)了復(fù)合漿料的球形化，獲得了碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑，其特征在于：以特定含量及功能化的碳納米管為功能化納米添加物，以特定配比的礦渣、粉煤灰和堿激發(fā)溶液為漿料的原料，將碳納米管引入特定反應(yīng)階段的漿料中，在機械攪拌作用下，通過在聚乙二醇有機溶劑中的球形化，實現(xiàn)碳納米管強化無機聚合物球形化過程的制備成型，再經(jīng)過去堿過程，獲得碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑。所獲得的球形吸附劑球形完整，粒徑在50μm-2000μm，尺寸可控，以非晶結(jié)構(gòu)為主，孔隙結(jié)構(gòu)豐富，表面有利于吸附的多種官能團。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑的制備方法，以特定含量及功能化的碳納米管為功能化納米添加物，以特定配比的礦渣、粉煤灰和堿激發(fā)溶液為漿料的原料，將碳納米管引入特定反應(yīng)階段的漿料中，在機械攪拌作用下，通過在聚乙二醇有機溶劑中的球形化，實現(xiàn)碳納米管強化無機聚合物球形化過程的制備成型，再經(jīng)過去堿過程，獲得碳納米管強化無機聚合物球形吸附劑；制備過程按照如下步驟進行：