一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法技术

本发明专利技术公开了一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法，该方法通过紫外光‑芬顿法对污水中氧化多壁碳纳米管进行降解。本发明专利技术通过紫外光结合芬顿法可产生更多的·OH，显著提高降解有机物分解速率，破坏O‑MWNTs的碳骨架，有机碳被氧化成CO2气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于碳基材料降解
，具体涉及一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法。
技术介绍
自从90年代初Iijima等发现具有纳米尺寸的多壁碳纳米管（MWNTs）以来，多壁碳纳米管受到众多国内外学者的广泛关注。多壁碳纳米管具有独特的中空管状结构，具有大的比表面积和高的化学稳定等优点，使其在很多领域具有广阔的应用前景，例如：场发射体、储氢材料、为电子元件、催化剂载体等。由于多壁碳纳米管的广泛应用，在其合成、制造和使用过程中都会产生释放，导致环境风险增大。且工业生产中多采用强酸对多壁碳纳米管进行氧化，排出的污水中由于含有多壁碳纳米管而对生物存在毒性作用。Allen等一些研究者采用生物酶法降解碳纳米管，但是这种方法降解周期长，成本高，并且生物酶在强酸环境中难以存活，不适用工业污水中碳纳米管氧化物的降解。Zhang等研究者采用细菌降解多壁碳纳米管，但是这个方法需要额外的碳源，降解后的MWNTs需要进一步研究其对环境的影响，并没表明其最终产物是无害的。所以，寻找一种能有效且经济的降解氧化多壁碳纳米管（O-MWNTs）是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效降解工业污水中氧化多壁碳纳米管的方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法，该方法通过紫外光-芬顿法对污水中氧化多壁碳纳米管进行降解。具体步骤如下：(1)取200mL工业污水，其中氧化多壁碳纳米管的浓度为0.4~0.5mg/mL，搅拌均匀后，超声30~60分钟；(2)采用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为2~4，优选pH值为3；(3)然后加入1mL浓度为5ppm的FeCl3水溶液，搅拌均匀，再加入2-4mL（优选加入量为2mL）H2O2溶液，搅拌均匀；所述H2O2溶液浓度为1g/L；(4)将步骤（3）制备的溶液放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1-2mL（优选加入量为1mL）的所述H2O2溶液，照射时间为24小时至7天，优选照射时间为7天。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术通过紫外光结合芬顿法可产生更多的·OH，显著提高降解有机物分解速率，破坏O-MWNTs的碳骨架，使其降解成CO2。使用短波长(λ=185nm)使其降解更彻底，从而消除其对环境的毒性危害。另外，芬顿试剂对环境不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的芬顿试剂价格便宜，降解周期短。附图说明图1为本专利技术实施例中污水的降解过程图；图2为本专利技术实施例中污水在降解过程中的紫外光谱图；图3为本专利技术实施例中污水在降解6天后与O-MWNTs的红外光谱对比图。图1中，1、2、3、4、5分别为污水在降解1、4、8、24和168小时的样品；图3中，A为O-MWNTs，B为降解6天后的污水样品。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。取工业污水200mL，其中氧化多壁碳纳米管浓度为0.4mg/mL，超声30min；用NaOH水溶液（浓度为1mol/L）调节溶液的pH=3；然后加入1mLFeCl3水溶液（浓度为5ppm），搅拌均匀，再加入2mLH2O2溶液（浓度为1g/L），将溶液放在紫外光λ=185nm波长条件下照射，每天添加1mL的H2O2溶液（浓度为1g/L），降解7天。从图1中，从样品1至5可以发现O-MWNTs溶液由悬浊液变成水溶液，其粒径尺寸变小。降解8小时后，样品3溶液开始变浅，由深褐色变成浅棕色，说明O-MNTs的C=C键与羟基自由基开始了加成反应，C-C被打开，碳骨架逐渐消失。7天后，O-MWNTs几乎完全降解，样品5溶液变澄清。同时，分别在降解0、1、2、4、6、8、12、24、72、144和168小时，取出降解的污水，进行紫外光谱测试。从图2可知，在紫外波长198nm处，污水的吸光度为0.53。随着降解时间的增加，样品吸光度先增加后减小，到7天后几乎为0。说明O-MWNTs在7天后可达到完全降解。对降解6天的污水和O-MWNTs进行红外光谱对比，从图3可看出，O-MWNTs样品A在3131cm-1附近有一个较宽较强的吸收峰应属OH的伸缩动峰；在1700cm-1处有一个较弱的吸收峰为O-MWNTs的羰基上的C=O伸缩振动吸收峰；在1400cm-1处有一个较强的吸收峰应属C-H弯曲振动峰。说明O-MWNTs含有羟基、羧基等官能团可使其溶于水中。降解6天后的样品B在3430cm-1附近有一个较强的吸收峰应属OH的伸缩动峰；在1636cm-1附近的峰应为C=O和OH之间氢键的振动吸收；1140cm-1附近的峰应为C-O-C伸缩振动吸收；在2360cm-1附近有一个较强的峰应为CO2的吸收峰。说明O-MWNTs在光芬顿降解过程中降解产物主要以C-O-C形式存在，并且在降解6天后，有大量的CO2产生。从而证明了O-MWNTs是可以被羟基自由基氧化成CO2和H2O。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法，其特征在于：通过紫外光‑芬顿法对污水中氧化多壁碳纳米管进行降解。

【技术特征摘要】
1.一种有效降解污水中氧化多壁碳纳米管的方法，其特征在于：通过紫外光-芬顿法对
污水中氧化多壁碳纳米管进行降解。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取200mL工业污水，其中氧化多壁碳纳米管的浓度为0.4~0.5mg/mL，搅拌均匀后，超
声30~60分钟；
(2)采用浓度为1mol/L的NaOH溶液调节pH值为2~4；
(3)然后加入1mL浓度为5ppm的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超智，李婷，范鑫霞，牛孟霄，苏艳晓，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32