海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法及去除水中磷的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法及去除水中磷的方法，海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法如下：(1)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3％的海藻酸鈉水溶液；(2)將羧基化碳納米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水中，超聲分散20-40min，分散均勻后將分散液加入海藻酸鈉水溶液中，再混合超聲30-50min，然后在室溫下磁力攪拌均勻，再往溶液中加入氯化鈣溶液，反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水沖洗，脫鹽2h，然后置于真空烘箱中，在50℃下干燥24h，即可得到本發(fā)明的海藻酸鈉-碳納米管凝膠。本發(fā)明的方法具有方法簡單，安全環(huán)保，無污染的優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明的方法制備的海藻酸鈉-碳納米管凝膠對水中磷具有很好的去除效果。
【專利說明】海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法及去除水中磷的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法及去除水中磷的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]作為引起水體富營養(yǎng)化的主要元素之一，廢水中磷的去除受到越來越多的關(guān)注，各種方法已用于污水中的磷去除，其中吸附法除磷是研究較多的一種實(shí)用除磷方法。碳納米管作為一種新型的碳材料，具有比表面積大，吸附容量不溶性等理化性質(zhì)又限制了應(yīng)用。通過對CNTs修飾、改性以提高其性能。改性后碳納米管，由于其微結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使碳納米管具有更優(yōu)異的吸附特性，并開始引起了重視。
[0003]海藻酸鈉(Alginate sodium, SAL)是自然界廣泛存在的多糖，由于其出色的生物相容性，具有廉價(jià)、水溶性、無毒、生物親和性以及生物可降解性等優(yōu)點(diǎn)，并且在水中可產(chǎn)生大量的羥基基團(tuán)，能很好地對納米材料進(jìn)行改性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法及去除水中磷的方法。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法的具體步驟如下:
[0007](I)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3%的海藻酸鈉水溶液；
[0008](2)將羧基化碳納米管和1-乙基-3(3- 二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水中，超聲分散20-40min，分散均勻后將分散液加入海藻酸鈉水溶液中，再混合超聲30-50min，然后在室溫下磁力攪拌均勻，再往溶液中加入氯化鈣溶液，反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水沖洗，脫鹽2h，然后置于真空烘箱中，在50°C下干燥24h，即可得到本發(fā)明的海藻酸鈉-碳納米管凝膠。
[0009]步驟(I)中，優(yōu)選配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的海藻酸鈉水溶液。
[0010]步驟⑵中，羧基化碳納米管和1-乙基-3 (3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺的質(zhì)量比為 0.5: 0.025。
[0011]步驟⑵中，蒸餾水與海藻酸鈉水溶液的體積比為20: 40。
[0012]步驟⑵中，氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，氯化鈣溶液與羧基化碳納米管的質(zhì)量比為 1000: 0.5。
[0013]步驟(2)中，優(yōu)選將羧基化碳納米管和1-乙基-3 (3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水中，超聲分散30min，分散均勻后將分散液加入海藻酸鈉水溶液中，再混合超聲40min。
[0014]利用本發(fā)明的方法制備的海藻酸鈉-碳納米管凝膠去除水中磷的方法的具體步驟如下:將海藻酸鈉-碳納米管凝膠加入到含磷水溶液中，海藻酸鈉-碳納米管凝膠的加入量為l-2g/L，調(diào)節(jié)pH至5-8，然后在溫度20-30°C下，以100_300r/min轉(zhuǎn)速振蕩2_4h。
[0015]海藻酸鈉-碳納米管凝膠的加入量優(yōu)選為1.25g/L。
[0016]優(yōu)選調(diào)節(jié)pH至6.5。
[0017]優(yōu)選在溫度25 °C下，以200r/min轉(zhuǎn)速振蕩3h。
[0018]本發(fā)明的積極效果如下:
[0019]本發(fā)明的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法具有方法簡單，安全環(huán)保，無污染的優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明的方法制備的海藻酸鈉-碳納米管凝膠對水中磷具有很好的去除效果，解決了由于碳納米管的微小尺寸在水處理過程中造成的弊端，從而有效地促進(jìn)了碳納米管的應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為不同溶液pH對吸附率的影響。
[0021]圖2為不同海藻酸鈉-碳納米管凝膠用量對吸附率的影響。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面的實(shí)施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例1
[0024]海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備
[0025]配制2% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))海藻酸鈉水溶液40mL，稱取0.5g的羧基化碳納米管(MWCNT-C00H)和微量的(0.25g) 1-乙基_3 (3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水(20毫升)中，超聲分散30min使碳納米管均勻分散于水溶液，將碳納米管分散液加入到上述海藻酸鈉溶液中，混合超聲40min，室溫磁力攪拌均勻，快速倒入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氯化鈣溶液(100mL)中，反應(yīng)(5h)后，取出，表面用去離子水反復(fù)沖洗，脫鹽2h，去除表面殘留的無機(jī)鹽和其它雜質(zhì)，真空烘箱中設(shè)置溫度為50°C干燥24h，備用。
[0026]海藻酸鈉-碳納米管凝膠去除水中磷
[0027]將海藻酸鈉-碳納米管凝膠加入到含磷水溶液中，海藻酸鈉-碳納米管凝膠的加入量為l-2g/L，調(diào)節(jié)pH至5-8，然后在溫度25°C下，以200r/min轉(zhuǎn)速振蕩2_4h。
[0028]離心分離1min (7200r/min)。取上清液,用0.45的濾膜過濾,濾液用鑰酸銨分光光度法，吸收波長為700nm，測定反應(yīng)結(jié)束時磷的平衡濃度。依據(jù)公式I計(jì)算對磷酸根的吸附量。
[0029]q = (C0-Ceq) □ V/W(I)
[0030]式中:q為吸附容量(mg/g), C0為磷的初始濃度(mg/L), Ceq為吸附后溶液中磷的濃度(mg/L)，V為溶液的體積(L)，W為吸附劑用量(g)。
[0031]圖1為不同溶液pH對吸附率的影響，由圖1可知，pH在6.5附近，海藻酸鈉-碳納米管凝膠對水中磷的吸附率較大，為77.8%。
[0032]圖2為不同海藻酸鈉-碳納米管凝膠用量對吸附率的影響，由圖2可知，當(dāng)海藻酸鈉-碳納米管凝膠的投加量在0.0?1.25g/L范圍內(nèi)時，吸附率隨其投加量增大而急劇增力口，這是由于吸附劑的量增多，增加了有效官能團(tuán)和吸附的活性位點(diǎn)，當(dāng)海藻酸鈉-碳納米管凝膠投加量為1.25g/L時，吸附率達(dá)到82.5%，繼續(xù)增大投加量，磷去除率變化不大。所以從經(jīng)濟(jì)角度考慮，并不是吸附劑量越大越好。
[0033]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下: (1)配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-3%的海藻酸鈉水溶液； (2)將羧基化碳納米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水中，超聲分散20-40min，分散均勻后將分散液加入海藻酸鈉水溶液中，再混合超聲30-50min，然后在室溫下磁力攪拌均勻，再往溶液中加入氯化鈣溶液，反應(yīng)5h，反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水沖洗，脫鹽2h，然后置于真空烘箱中，在50°C下干燥24h，即可得到本發(fā)明的海藻酸鈉-碳納米管凝膠。
2.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的海藻酸鈉水溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，羧基化碳納米管和1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺的質(zhì)量比為0.5: 0.025。
4.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，蒸餾水與海藻酸鈉水溶液的體積比為20: 40。
5.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，氯化鈣溶液與羧基化碳納米管的質(zhì)量比為1000: 0.5。
6.如權(quán)利要求1所述的海藻酸鈉-碳納米管凝膠的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，將羧基化碳納米管和1-乙基-3 (3-二甲基氨基丙基)碳化二亞胺混合加入蒸餾水中，超聲分散30min，分散均勻后將分散液加入海藻酸鈉水溶液中，再混合超聲40min。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制備的海藻酸鈉-碳納米管凝膠去除水中磷的方法，其特征在于:所述方法的具體步驟如下:將權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法制備的海藻酸鈉-碳納米管凝膠加入到含磷水溶液中，海藻酸鈉-碳納米管凝膠的加入量為l_2g/L，調(diào)節(jié)pH至5-8，然后在溫度20-30°C下，以100_300r/min轉(zhuǎn)速振蕩2_4h。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:海藻酸鈉-碳納米管凝膠的加入量為1.25g/L。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:調(diào)節(jié)pH至6.5。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:在溫度25°C下，以200r/min轉(zhuǎn)速振蕩3h。
【文檔編號】C02F1/28GK104174372SQ201410415450
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】韓嘉欣, 萬洪善 申請人:韓嘉欣