專利名稱：一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料及具制備方法，具體涉及利用蔬菜纖維負載在納米碳管上制得的新型復(fù)合吸附材料處理經(jīng)傳統(tǒng)物化法預(yù)處理后的含氯酸根污水的方法，屬于環(huán)境保護中污水浄化處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氯酸根離子無論在酸性還是堿性溶液中，都有強的氧化性，氯酸根離子和常見的還原性離子不可以大量共存。如CI0_和Fe2+、S2_、HS' SO廣、HS03_等因為發(fā)塵氧化還原反應(yīng)不可以大量共存。含氯酸根廢水主要來自氯系氧化劑在用于水處理、織物和紙漿漂白等多個鄰域處理后的產(chǎn)物。氯酸根具有強氧化性，穩(wěn)定性不高，氯酸根與硝酸根的分子結(jié)構(gòu)相似，是硝酸還原酶的競爭抑制劑，可抑制硝酸的還原過程，阻斷硝態(tài)氮的利用，同時，還產(chǎn)生 有毒的次氯酸根。目前，工程上普遍使用化學(xué)沉淀法或電解法處理含氯酸根廢水?；瘜W(xué)沉瀉法具有技術(shù)成熟、投資少、處理成本低、適應(yīng)性強、管理方便、自動化程度高等諸多優(yōu)點，是含氯酸根污水的常規(guī)處理方法，但是處理過程中可能會引進新的離子，造成二次污染。電解法處理含氯酸根廢水，通過電解將氯酸根解離，流程簡單，但是耗電量大，不適合大量處理。近年來，人們進一歩研究改進傳化學(xué)沉淀法合電解法的同吋，逐漸轉(zhuǎn)向生物法，生物法具有高效、節(jié)能、環(huán)境友好等優(yōu)點，成為從廢水中脫除氯酸根等酸根離子和回收酸根離子，并將逐漸替代常處理方法，生物吸附技術(shù)以其具有吸附容量大、選擇性強、效率高、消耗少，能有效處理含低濃度氯酸根污水等諸多優(yōu)點吸引了眾多研究人員的目光。本發(fā)明為獲得ー種價格低廉、吸附能力強的非活體生物吸附劑，提供了ー種利用蔬菜纖維負載在納米碳管上制得的新型復(fù)合吸附材料，實現(xiàn)了部分生活垃圾的綜合利用，保護了環(huán)境，拓寬了污水生物處理過程吸附的選擇范圍，實現(xiàn)了廢棄物的資源化，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，它是將蔬菜纖維經(jīng)過4-氯-2-甲基苯胺發(fā)泡劑的作用卜，通過聚合反應(yīng)負載在納米碳管上制得的新型復(fù)合吸附材料，本發(fā)明具有吸附效率高，操作簡單方便，成本低，出水穩(wěn)定達到國家《污水綜合排放標準》，處即過程無二次污染等特點，充分利用了生產(chǎn)廢棄物，實現(xiàn)了以廢治廢的效果。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
本發(fā)明吸附材料由蔬菜纖維負載住納米碳管上制得。本發(fā)明活化的納米碳管制備方法為
(1)以天然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物；
(2)取30 40g納米碳管粗產(chǎn)物放入250mL，錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為20% 30%HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩2h 3h，靜置20h 24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸餾水將濾渣洗滌洗滌至中性，將濾渣在溫度為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末；
(3)將純化后的納米碳管在600°C 700°C高溫卜煅燒30min 40min，得到活化的納米碳管，將活化的納米碳管研磨成粉末。本發(fā)明蔬菜纖維的制備方法為
(1)以蔬菜葉為原料，用質(zhì)量濃度為40% 50%NaOH溶液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留疏菜的莖，即得蔬菜纖維；
(2)將蔬菜纖維在溫度為100 100°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉末。本發(fā)明納米碳管負載蔬菜纖維的方法為將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)量比放入質(zhì)量濃度40% 50% 4-氯-2-甲基笨胺溶液中浸泡4h 5h，并不斷攪拌，然后過 濾，用蒸餾水洗滌至中性，在溫度為120°C 150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。所述蔬菜為白菜、青菜、生菜、芹菜等ー種或者幾種。本發(fā)明原理是納米碳管表面負載的蔬菜纖維富含羥基、羧基等活性基團，這些基團可提供孤對電子與氯酸根表面形成絡(luò)合物和螯合物，使溶液中的酸根離子被吸附，納米碳管內(nèi)部空隙多，使得吸附材料的吸附量得到很大的提高，從而達到從污水中去除氯酸根的目的。本發(fā)明的具本應(yīng)用方法為以I. O I. 5g/L的投加量將復(fù)合吸附材料加入到經(jīng)傳統(tǒng)物化法預(yù)處理后的含lmg/L 500mg/L氯酸根污水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. O,攪拌2 3h后靜置吸附I 2h ;濾除吸附劑，渣水分離，吸附后污水中氯酸根含量低于O. 10mg/L,出水回用或達標排放；含氯酸根廢渣可以回收氯酸根和納米碳管。
本發(fā)明的有益效果
(1)本發(fā)明所選原材料蔬菜來源廣，成本低廉，處理過程簡單，且吸附性好，去除氯酸根離子效率高；
(2)本發(fā)明去除氯酸根離子時受pH影響小，吸附量大，不溶于水，不會產(chǎn)生新的污染離子，部分材料可以回收利用。
具體實施例方式本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
(1)以天然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物；
(2)取30 40g納米碳管粗產(chǎn)物放入250mL錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為20% 30%HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩2h 3h，靜置20h 24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸餾水將濾渣洗滌洗滌至中性，將濾渣在溫度為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末；
(3)將純化后的納米碳管在600°C 700°C高溫下煅燒30min 40min，得到活化的納米堿管，將活化的納米碳管研磨成粉末；
(4)以蔬菜葉為原科，用質(zhì)量濃度為40% 50%NaOH溶液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留蔬菜的莖，即得蔬菜纖維；
(5)將蔬菜纖維在溫度為100 110°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉末；(6)將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)量比放入質(zhì)量濃度40% 50%4_氯-2-甲基苯胺溶液中浸泡4h 5h，并不斷攪拌，然后過濾，用蒸餾水洗滌至中性，在溫度為120°C 150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。所述蔬菜為白菜、青菜、生菜、芹菜等ー種或者幾種以下用3個實施例再詳細說明本發(fā)明
實例I
以天然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物；取30g納米碳管粗產(chǎn)物放入250mL錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為20% HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩3h，靜置24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸餾水將濾渣洗滌洗滌至中性，將濾渣在溫度 為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末；將純化后的納米碳管在600°C高溫下煅燒30min，得到活化的納米碳管，將活化的納米碳管研磨成粉末；以蔬菜葉為原料，用質(zhì)量濃度為為40% NaOH濟液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留蔬菜的莖，即得蔬菜纖維；將蔬菜纖維在溫度為100 110°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉木；將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)量比放入質(zhì)量濃度40%4_氯-2-甲基苯胺溶液中浸泡4h，并不斷攪拌，然后過濾，用蒸餾水洗滌至中性，在溫度為150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。取O. 5g該吸附材料放入體積為500mL濃度為100mg/L含有氯酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. 0，攪拌2h后靜置吸附Ih ；，吸附后水中氯酸根含最低于O. 02mg/L。實例2
以天然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物；取35g納米碳管粗產(chǎn)物收入250mL錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為25% HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩3h，靜置24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸餾水將濾渣洗滌洗滌至中性，將濾渣在溫度為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末；將純化后的納米碳管在650°C高溫下煅燒30min，得到活化的納米碳管，將活化的納水碳管研磨成粉末；以蔬菜葉為原料，用質(zhì)量濃度為45% NaOH溶液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留蔬菜的莖，即得蔬菜纖維；將蔬菜纖維在溫度為100 110°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉末；將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)量比放入質(zhì)量濃度40%4-氯-2-甲基苯胺溶液中浸泡5h，并不斷攪拌，然后過濾，用蒸餾水洗滌至中性，在溫度為150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。取O. 6g該吸附材料放入體積為500mL濃度為250mg / L含有氯酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. 0，攪拌2h后靜置吸附2h ，吸附后水中氯酸根含量低于O. 05mg/L實例3
以大然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物取40g納米碳管粗產(chǎn)物放入250mL錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為30% HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩3h，靜置24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸餾水將濾渣洗滌至中性，將濾渣在溫度為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末；將純化后的納米碳管在700°C高溫下煅燒40min，得到活化的納米碳管，將活化的納米碳管研磨成粉末；以蔬菜葉為原料，用質(zhì)量濃度為50% NaOH溶液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留蔬菜的莖，即得蔬菜纖維；將蔬菜纖維在溫度為100 110°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉末將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)最比放入質(zhì)量濃度50% 4-氯-2-甲基苯胺溶液中浸泡5h，并不斷攪拌，然后過濾，用蒸餾水洗滌至中性，在溫度為150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。取O. 7g該吸附材料放入體積為500mL濃度為500mg/L含有氯酸根的廢水中，調(diào)節(jié)pH為6. O 7. 0，攪拌3h后靜置吸附2h ；，吸附后水中氯酸根含量低于O. 03mg/L?！?br> 權(quán)利要求
1.一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，其特征在于該吸附材料蔬菜纖維負載在碳納米管上制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于活化的納米碳管制備方法為 (1)以天然氣為原料，用甲烷化學(xué)氣相沉積法制備得到納米碳管粗產(chǎn)物； (2)取30 40g納米碳管粗產(chǎn)物放入250mL錐形瓶中，加入質(zhì)量濃度為20% 30%HNO3溶液中，將錐形瓶密封，使用超聲振蕩2h 3h，靜置20h 24h，然后過濾，保留濾渣，用蒸鎦水將濾渣洗滌洗滌至中性，將濾渣在溫度為105 110°C烘干至恒重，烘干后研磨，得到純化納米碳管粉末； (3)將純化后的納米碳管住600°C 700°C高溫下煅燒30min 40min，得到活化的納米碳管，將活化的納米碳管研磨成粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于蔬菜纖維制備方法為 (1)以蔬菜葉為原料，用質(zhì)量濃度為40% 50%NaOH溶液浸泡15h后，過濾，將浸泡后的蔬菜葉在蒸餾水中清洗至中性，并去除葉肉保留蔬菜的莖，即得蔬菜纖維； (2)將蔬菜纖維在溫度為100 110°C烘干，將蔬菜纖維研磨成粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于納米碳管負載蔬菜纖維的方法為將納米碳管與蔬菜纖維按2 I的質(zhì)量比放入質(zhì)量濃度40% 50% 4-氯-2-甲基苯胺溶液中浸泡4h 5h,并不斷攪拌,然后過濾,用蒸懼水洗漆至中性，在溫度為120°C 150°C烘干至恒重，制得新型復(fù)合吸附材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料制備方法，其特征在于所述的化學(xué)氣相沉積法是指利用氣相反應(yīng)，在高溫、等離子或激光輔助等條件下控制反應(yīng)氣壓、氣流流速、基片材料溫度等因素，從而控制納米微粒薄膜的成核生長過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種去除水中氯酸根的復(fù)合吸附材料及其制備方法，屬于環(huán)境保護中污水凈化處理領(lǐng)域。其具體方法為利用活化后的納米碳管負載疏菜纖維去除水中氯酸根離子的方法，在條件污水在中性的條件下以1g/L～1.5g/L的投放量將吸附材料加入污水中，吸附后水中的氯酸根離子濃度低于0.10g/L，能有效地去除水中的氯酸根離子。本發(fā)明具有操作簡單,原料成本低廉,吸附材料內(nèi)含大量空間、有很大的比表面積，吸附效率高，吸附后部分材料可回收利用，出水穩(wěn)定達標等特點，拓寬了廢水生物處理過程吸附劑的選擇范圍，保護了環(huán)境，實現(xiàn)了廢棄物的資源化，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號B01J20/30GK102847519SQ20121034193
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月4日
發(fā)明者陳興權(quán), 雷春生, 米浩 申請人:常州大學(xué)