本发明专利技术提供了一种金属氧化物和炭黑的复合物的制备及其应用，所述金属氧化物和炭黑的复合物用金属氧化物与炭黑作为原料制得，其对染料废水中的染料具有较好的吸附效果，以Pb、Cr的氧化物为例，当它们分别与炭黑复合后，通过结构表征和吸附性能分析，其对甲基橙和亚甲基蓝的吸附效率分别达92.58％、59.69％，因此有望用于模拟实际环境中PM2.5的性质，为当前防治PM2.5的研究提供参考。
Preparation and application of a complex of metal oxide and carbon black
The present invention provides a compound metal oxide and carbon black preparation and its application, the compound metal oxide and carbon black with metal oxide and carbon black as raw material, it has good adsorption effect on dye wastewater in the dye by oxidation of Pb, Cr as an example, when they were with the carbon black composite, through structure characterization and adsorption performance analysis of methyl orange and methylene blue adsorption efficiency were 92.58% and 59.69%, it is expected to be used in simulation of PM2.5 properties in the actual environment, to provide reference for the study of the prevention and treatment of PM2.5.
【技术实现步骤摘要】
一种金属氧化物和炭黑的复合物的制备及其应用
本专利技术属于复合材料领域，涉及一种治理染料废水污染的新颖复合物及其制备方法。
技术介绍
近年来，在我国大范围、高强度且持续频发的雾霾天气，其成因主要来自于PM2.5，持续的雾霾引发了公众对PM2.5影响人体健康的高度研究兴趣，开展大气细颗粒物的环境健康研究也是我国社会和经济发展的重大战略需求。但是PM2.5成因复杂，其复合污染来自于多种污染源排放的颗粒态和气态的一次污染物，以及经过一系列复杂的物理、化学过程形成的二次细颗粒物等二次污染复合体。细颗粒物的大小、形态和组成与健康效应密切相关，粒径大小不同，被吸入并沉积在呼吸系统的部位也不同，对机体的危害也有明显差异。目前，对PM2.5究竟如何影响健康,其致病机理仍不很清楚,因此深入探讨PM2.5的健康效应具有极其重要的意义。随着近年来国内雾霾污染严重，如何防治雾霾成为急需解决的问题。通常所说的“雾霾”其实是指“霾”，即悬浮在空气中的微细颗粒物质(particulatematter,PM)，这些固体气溶胶大多来自人为的环境污染，比如煤的燃烧、汽车尾气、城市废弃物燃烧、热电厂废气排放等等。PM有不同的粒径等级，其中PM2.5对人体伤害最为明显。地域不同、季节不同，PM2.5的组成成分也不同，在大多数地区，炭黑都是PM2.5的主要组分之一。因此可以利用炭黑来模拟PM2.5的各种性质，包括毒性、吸附性等等。考虑到很多工厂排放的废气、汽车尾气中都含有重金属离子，本实验分别用Pb、Cr的氧化物与炭黑复合，并分析系列复合物的多种表征结果及吸附性能，以模拟实际环境中PM2.5的性质，为当前防治PM2.5的研究提供一些参考。因此，亟需开发一种可以用来模拟PM2.5的各种性质并能用于治理染料废水污染的复合物。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：分别用Pb、Cr的氧化物与炭黑复合，并分析系列复合物的多种表征结果及吸附性能，以模拟实际环境中PM2.5的性质，为当前防治PM2.5的研究提供一些参考，并能用于治理染料废水污染的Pb3O4/炭黑及CrO3/炭黑复合物。其对甲基橙和亚甲基蓝具有较好的吸附效果，吸附效率分别达92.58％、59.69％，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，本专利技术提供一种制得金属氧化物和炭黑的复合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将金属氧化物和炭黑分别进行粉碎；(2)分别取粉碎后的金属氧化物和炭黑混合，粉碎，混合充分。第二方面，本专利技术还提供根据上述第一方面所述方法制得的金属氧化物和炭黑的复合物，其特征在于，根据其紫外-可见漫反射光谱图，在波长为600nm～900nm范围内存在明显的吸收峰。第三方面，本专利技术还提供上述第二方面所述的金属氧化物和炭黑的复合物在治理染料污水，特别是含有有机染料，尤其是含有偶氮类有机染料的污水方面的应用，所得金属氧化物和炭黑的复合物，对甲基橙和亚甲基蓝具有较好的吸附效果，吸附效率分别达92.58％、59.69％。附图说明图1(A)示出本专利技术提供的Pb3O4/CB复合物样品的XRD图；图1(B)示出本专利技术提供的CrO3/CB复合物样品的XRD图；图2(A)示出本专利技术提供的Pb3O4/CB复合物样品的紫外-可见漫反射光谱图；图2(B)示出本专利技术提供的CrO3/CB复合物样品的紫外-可见漫反射光谱图；图3(A)示出本专利技术提供的Pb3O4/CB复合物样品的光致发光光谱图；图3(B)示出本专利技术提供的CrO3/CB复合物样品的光致发光光谱图；图4(A)示出本专利技术提供的Pb3O4/CB复合物样品的傅里叶变换红外光谱图；图4(B)示出本专利技术提供的CrO3/CB复合物样品的傅里叶变换红外光谱图；图5(A)示出本专利技术提供的Pb3O4/CB复合物样品的对甲基橙、亚甲基蓝吸附率对比柱状图；图5(B)示出本专利技术提供的CrO3/CB复合物样品的对甲基橙、亚甲基蓝吸附率对比柱状图。具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种制得金属氧化物和炭黑的复合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，将金属氧化物和炭黑分别进行粉碎；在本专利技术中，所述金属氧化物为氧化铅(Pb3O4)和/或氧化铬(CrO3)。步骤1中，所述炭黑为气黑。炭黑表面存在着多种含氧基团及自由基，并且不同种类的炭黑表面pH值有差异，其表面化学性质会显著影响其化学性能及应用。炭黑广泛用作橡胶补强剂，它能显著改善橡胶制品的强度及韧性；由于炭黑在各种物理、化学环境下都能稳定存在，并且黑度很高，所以也被广泛用作黑色染料的原料，然而，它在溶剂中分散性差，这会严重影响染料的性能，因此制备与分散基质亲和力更大的改性炭黑是当前研究的热点。炭黑很少以单个粒子存在，通常会相互聚结形成较大的聚集体。由于炭黑聚集体的比表面积大，表面存在丰富的极性基团，因此也具备良好的吸附性能，使用改性炭黑吸附污水中的重金属、有机污染物具有良好的应用前景。步骤2，分别取粉碎后的金属氧化物和炭黑混合，粉碎，混合充分。步骤2中，所述金属氧化物与炭黑的重量比为金属氧化物的重量∶炭黑的重量＝(0～1.0)∶1.0，优选为(0.01～0.5)∶1.0，更优选为0.01∶1.0，0.1∶1.0，0.5∶1.0。任选地，对混合后的固体进行粉碎，本专利技术对粉碎的方式不做特别限定，可以使用现有技术中任意一种对固体颗粒进行粉碎的方式，如研磨等。在本专利技术步骤2中，制得的金属氧化物和炭黑的复合物，其金属氧化物与炭黑的重量比为金属氧化物的重量:炭黑的重量＝(0～1.0)∶1.0，优选为(0.01～0.5)∶1.0，更优选为0.01∶1.0，0.1∶1.0，0.5∶1.0，根据其紫外-可见漫反射光谱图，在波长为600nm～900nm范围内存在明显的吸收峰。根据本专利技术的第三方面，还提供上述第二方面所述的金属氧化物和炭黑的复合物在治理染料污水，特别是含有有机染料，尤其是含有偶氮类有机染料的污水方面的应用。金属氧化物和炭黑的复合物对甲基橙和亚甲蓝的吸附效率分别达到92.58％、59.69％。根据本专利技术提供的金属氧化物和炭黑的复合物及其制备方法和应用，具有以下有益效果：(1)所述金属氧化物和炭黑的复合物的吸附效率高，例如对甲基橙和亚甲蓝的吸附效率分别达到92.58％、59.69％；(2)所述金属氧化物和炭黑的复合物对废水，尤其是染料废水中污染物吸附效率高；(3)本专利技术提供的方法操作简便，反应条件温和，可操作性强；(4)本专利技术提供的方法分析金属氧化物和炭黑的复合物的多种表征结果及吸附性能，以模拟实际环境中PM2.5的性质，为当前防治PM2.5的研究提供一些参考。实施例实施例1(1)用电子天平准确称取5g炭黑，充分研磨，装袋，标记为CB；称取20gPb3O4，充分研磨，装袋，并记为Pb3O4；(2)分别称取0.01g、0.1g、0.5gPb3O4于三个干燥洁净的小烧杯中，分别编号为1、2、3，再称取三份1.0gCB依次加入烧杯1、2、3中，最后依次充分研磨、混合每个烧杯内的样品，分别标记为1％Pb3O4/CB、10％Pb3O4/CB、50％Pb3O4/CB，分别装袋。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备金属氧化物和炭黑的复合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将金属氧化物和炭黑分别进行粉碎；(2)分别取粉碎后的金属氧化物和炭黑混合，粉碎，混合充分。
【技术特征摘要】
1.一种制备金属氧化物和炭黑的复合物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将金属氧化物和炭黑分别进行粉碎；(2)分别取粉碎后的金属氧化物和炭黑混合，粉碎，混合充分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述金属氧化物为氧化铅和/或氧化铬。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述炭黑为气黑。4.根据权利要求1～3之一所述的方法，其特征在于，步骤2中，所述金属氧化物与炭黑的重量比为金属氧化物的重量:炭黑的重量＝(0～1.0):1.0，优选为(0.01～0.5):1.0，更优选为0.01:1.0，0.1:1.0，0.5:1.0。5.根据权利要求1～4之一所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉民，李慧泉，师瑞娟，白翠冰，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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